ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА И РАСЧЕТ ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Цель: Изучить конструкцию одноковшового экскаватора по схемам конструктивным гидравлического экскаватора и принципиальной схеме гидростатического привода и рассчитать его эксплуатационную производительность
Состав задания
Изучить схемы приводов и конструктивные схемы одноковшовых экскаваторов.
Выбрать экскаватор для разработки определенного объема грунта и определить его эксплуатационную производительность
Произвести подбор автотранспорта к экскаватору.
Рекомендации по выполнению
Схема гидростатического привода, конструктивные схемы экскаваторов.
Одноковшовые экскаваторы - самоходные землеройные машины цикличного действия, предназначенные для разработки грунта и перемещения его в отвал или транспортное средство. В зависимости от вида рабочего оборудования и технологических возможностей, различают экскаваторы прямая и обратная лопата, драглайн и грейфер.
Наибольшее применение в строительстве находят универсальные экскаваторы обратная и прямая лопата (с гидравлическим приводом и жесткой подвеской рабочего оборудования) и драглайн (с многомоторным
дизель-электрическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования) с объемом ковша 0,4…2,5м.
Конструктивные схемы экскаваторов с рабочим оборудованием обратная и прямая лопата показаны на рис. 1.
Экскаватор обратная лопата разрабатывает грунт ниже отметки стояния. При работе обратной лопаты реализуются большие усилия, так как сопротивление грунта при копании преодолевается не только усилием, развиваемым рабочим оборудованием, но и массой всей машины. Кроме показанной на рис. 1, применяют неразъемные (моноблочные) стрелы и удлиненные рукояти, профильные ковши для рытья и очистки каналов и кюветов.
Рисунок 1. Экскаваторы:
а – прямая лопата с гибкой подвеской рабочего оборудования (1 – гусеничное ходовое устройство; 2 – поворотная платформа; 3 – силовая установка; 4 – двуногая стойка; 5 – стрела; 6 – рукоять; 7 – ковш; 8 – опорно-поворотное устройство); б – обратная лопата с жесткой подвеской рабочего оборудования (1 – гусеничное ходовое устройство; 2 – противовес; 3 – силовая установка; 4 – капот; 5 – поворотная платформа; 6 – кабина; 7 – базовая часть стрелы; 8 – верхняя часть стрелы; 9, 11, 13 – гидроцилиндры; 10 – рукоять; 12 – опорно-поворотное устройство;14 – ковш)
Перемещение стрелы, рукояти и ковша при копании и разгрузке ковша осуществляется согласованной работой соответствующих гидроцилиндров.
Для сокращения времени цикла и повышения производительности машинист совмещает подъем рабочего оборудования с поворотом платформы к месту разгрузки, опускание стрелы с обратным поворотом к забою.
Экскаватор прямая лопата разрабатывает грунт выше отметки стояния. На большинстве гидравлических экскаваторов (в том числе и на ЭО -41 21А) при монтаже оборудования прямой лопаты используют (полностью или частично) стрелу обратной лопаты.
Прямой лопатой с поворотным ковшом можно выполнять не только разработку и погрузку грунта, но и планировку забоя; недоборы грунта при работе гидравлической прямой лопаты меньше, чем для механического экскаватора.
Экскаватор драглайн (рис. 2) всегда имеет гибкую подвеску рабочего оборудования и механический (одномоторный) или дизель-электрический (многомоторный) привод
 |
Драглайн разрабатывает грунт ниже отметки стояния. Цикл работы драглайна складывается из заброса ковша, подтаскивания ковша с одновременным его наполнением срезаемым грунтом, подъема ковша, поворота стрелы на разгрузку и обратного поворота в забой.
При забросе ковша 6 с барабана лебедки 2 сбрасывается подъемный канат 4, проходящий через головной блок 9 стрелы 8, а с другого барабана двухбарабанной лебедки 2 сбрасывается тяговый канат 5, проходящий через наводку 1 3 и прикрепленный к ковшу посредством тяговых цепей 11.Стрела удерживается под заданным углом с помощью полиспаста, состоящего из подвесной траверсы с подвижными блоками 7, неподвижных блоков 3 и каната 1 4, идущего на стрелоподъемный барабан лебедки 1. Траверса и головная часть стрелы связаны канатными тягами 15.Перемещение ковша по откосу забоя и наполнение его грунтом осуществляется с помощью тягового каната при одновременном сбросе подъемного каната. После наполнения ковш поднимается и удерживается цепями 10 при одновременном натяжении тягового каната. При повороте к месту разгрузки отпускают тяговый канат, разгрузочный канат 1 2 ослабляется; так как ось подвески ковша на подъемных цепях не проходит через центр тяжести (он находится ближе к режущей части), ковш опрокидывается и освобождается от грунта. При большем угле поворота разгрузка ковша в отвал выполняется при круговом движении поворотной части.
Дизель и генератор составляют, по существу, передвижную электростан-цию, обеспечивающую питание электродвигателей. Многомоторный привод компактен; электродвигатель, муфта и редуктор конструктивно составляют единый блок и располагаются непосредственно у исполнительного механизма. Автономность каждой ветви позволяет выполнять функции управления независимо и делает возможным совмещение рабочих операций.
На рис.4. показана кинематическая схема привода двухбарабанной лебедки драглайна.
Рисунок 4. Кинематическая схема привода двухбарабанной лебедки
1 - электродвигатель; 2- соединительная муфта; 3- редуктор; 4- фрикционная пневмокамерная муфта; 5- ленточный тормоз; 6- барабан тяговой лебедки; 7- барабан лебедки подъема ковша.
Электродвигатель с помощью муфты соединен с двухступенчатым редуктором, на валу которого жестко закреплены ведущие полумуфты пневмокамерных муфт. Барабаны лебедок 6 и 7 вращаются свободно, их включение происходит при подаче воздуха в пневмокамеры. При выключении привода барабан затормаживается.
Современные экскаваторы обратная и прямая лопата, грейфер, как правило, имеют гидравлический привод, в котором энергия от двигателя (дизеля) передается исполнительным механизмам (гидроцилиндрам, гидромоторам) при помощи рабочей жидкости.
Принципиальная схема гидравлического привода, обеспечивающего работу какого-либо оборудования экскаватора (например, ковша), показана на рис.3.
Рисунок 3. Принципиальная схема гидростатического привода.
1- дизель; 2- объемный насос; 3- напорный трубопровод; 4- предохранительный клапан; 5- дроссель; 6- трехпозиционная секция распределителя;
7- гидроцилиндр; 8- сливной трубопровод; 9- фильтр;10- бак для рабочей жидкости; П- поршневая и Ш- штоковая полости гидроцилиндра.
Дизель 1 вращает объемный насос 2, который забирает рабочую жидкость (минеральное масло) из бака 1 0 и нагнетает ее в напорный трубопровод 3 под давлением 16...23 МПа (160...230 кгс/см). Масло поступает через распределитель 6 в гидроцилиндр 7. Управляя распределителем 6, можно обеспечить подачу масла под давлением в поршневую или штоковую полость, а также обеспечить положение «заперто» (оно показано на рис. 1), что позволяет зафиксировать состояние рабочего органа (например, ковша).
Скорость движения рабочего органа регулируется изменением размера проходного отверстия дросселя 5, т.е. расходом рабочей жидкости. Из противоположной полости гидроцилиндра рабочая жидкость через распределитель поступает в сливной трубопровод 8 под давлением, немного превышающим атмосферное (чтобы предотвратить засасывание воздуха в трубопровод в случае разуплотнения соединений) и далее через фильтр 9 сливается в бак 1 0. При возникновении неисправности в системе привода и повышении давления в напорном трубопроводе выше критического, срабатывает предохранительный клапан 4 и рабочая жидкость идет по «малому кругу» через фильтр в бак.
Выбор экскаватора и определение его эксплуатационной производительности
Выбор экскаватора, определение его производительности для обычных условий, а также подбор автотранспорта к экскаватору выполняется с использованием исходных данных варианта расчета таблица 1.
Таблица 1. Варианты исходных данных для расчета
Вариант | Месячный объем разработки грунта, тыс.м3 | Вид рабочего оборудования экскаватора | Расстояние транспортировки грунта, км | Группа грунта |
Обратная лопата | 2,3 | I | ||
Прямая лопата | 3,0 | ІІ | ||
Обратная лопата | 1,5 | ІІІ | ||
Прямая лопата | 1,7 | IV | ||
Обратная лопата | 3,0 | V | ||
Прямая лопата | 2,8 | VI | ||
Обратная лопата | 1,6 | I | ||
Прямая лопата | 1,2 | ІІ | ||
Обратная лопата | 3,4 | ІІІ | ||
Прямая лопата | 2,7 | IV | ||
Обратная лопата | 2,2 | V | ||
Прямая лопата | 1,0 | VI | ||
Обратная лопата | 1,6 | I | ||
Прямая лопата | 0,8 | ІІ | ||
Обратная лопата | 2,8 | ІІІ | ||
Прямая лопата | 3,8 | IV | ||
Обратная лопата | 4,0 | V | ||
Прямая лопата | 4,8 | VI | ||
Обратная лопата | 2,0 | I | ||
Прямая лопата | 1,5 | ІІ |
При известном месячном объеме разрабатываемого грунта (табл. 1) намечаем объем ковша экскаватора, учитывая следующие рекомендации
Месячный объем переработки грунта, тыс. м3 | Рекомендуемый объем ковша экскаватора, м3 |
До 20 | 0,5…0,65 |
20…60 | 1…1,6 |
60…100 | 1,6…2,5 |
Более100 | 2,5 и более |
по таблице 2 принимаем экскаватор определенной марки и объем ковша данного вида рабочего оборудования.
Таблица 2 Данные по гидравлическим экскаваторам
Экскаватор | ЭО - 4321 | ЭО - 4121 | ЭО - 5122 | ЭО - 6122 | |||||||||
Оборудование обратная лопата | |||||||||||||
Объем ковша,м3 | 0,5 | 0,65 | 1,0 | 1,2 5 | 1,6 | 2,0 | 1,6 | 2,5 | |||||
Длительность цикла,с | |||||||||||||
Оборудование прямая лопата | |||||||||||||
Объем ковша,м3 | 0,8 | 1,0 | 1,0 | 1,2 5 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | |||||
Длительность цикла,с | |||||||||||||
Определяем эксплуатационную часовую производительность экскаватора 
(экс) (для прямой и обратной лопаты, с погрузкой в транспорт, при угле поворота 90о) по формуле:
 |
где q - объем ковша, м3 (табл. 2); 
- число рабочих циклов (Тц - продолжительность одного рабочего цикла, с, выбираем по табл. 2); Кн - коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом (табл. 3); Кр - коэффициент разрыхления грунта (табл. 3); К т. - коэффициент трудности разработок (табл. 3). Принимаем коэффициент использования рабочего времени КВ = 0,80.
Таблица 3. Значения коэффициентов Кн., Кр., Кгр. в зависимости от группы грунта
Обозначение коэффициента | Группы грунта | |||||
I | II | III | IV | V | VI | |
К н | 0,97 | 0,95 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | |
К р | 1,1 | 1,2 | 1,25 | 1,35 | 1,45 | 1,5 |
КТ (для лопаты) | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
Определяем количество машино-смен, необходимое для разработки данного объема грунта (1 смена = 8 часов) по формуле:
 |
где: V - месячный объем разработки грунта, м3; Псмэ - сменная эксплуатацион-ная производительность экскаватора, м3 /см.
Определение количества самосвалов
Экскаватор работает по транспортной схеме, т.е. разрабатываемый в забое грунт грузят в автосамосвалы и отвозят на указанное расстояние (табл 1).
По таблице 4 намечаем грузоподъемность автосамосвала, а по таблице 5 принимаем машину определенной марки и грузоподъемности.
Таблица 4. Рекомендуемая грузоподъемность автосамосвалов, т
Расстояние транспортировки грунта, км | Объем ковша экскаватора, м3 | |||||
0,4 | 0,65 | 1,0 | 1,25 | 1,6 | 2,5 | |
0,5 | 3,5 | 5,2 | 5,2 | 8,0 | 10,0 | - |
1,0 | 5,2 | 5,2 | 8,0 | 10,0 | 10,0 | 12,0 |
1,5 | 5,2 | 8,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 27,0 |
2,0 | 8,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 12,0 | 27,0 |
3,0 | 8,0 | 10,0 | 10,0 | 12,0 | 27,0 | 27,0 |
4,0 | 10,0 | 10,0 | 12,0 | 27,0 | 27,0 | 27,0 |
5,0 | 10,0 | 12,0 | 12,0 | 27,0 | 27,0 | 27,0 |
Таблица 5. Данные по автомобилям – самосвалам
Показатели | ЗИЛ-ММЗ-555 | МАЗ-503А | КамАЗ-5511 | КрАЗ-256Б1 | БелАЗ-540А |
Грузоподъемность, т | 5,2 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 27,0 |
Полная масса, т | 9,9 | 15,4 | 18,9 | 23,2 | 48,0 |
По формуле tц =tм +tз +tр +tгх +tгх определяем длительность цикла работы автосамосвала;
где: (tм + tр) – продолжительность операций маневрирования при погрузке и разгрузки принимаются 1…1,5 мин для автосамосвалов грузоподемностью до 12 т и 2…2,5 мин для более тяжелых машин; tз – время загрузки определяем по табпице 6; tгх +tгх = 2L/vср – время груженного хода и порожнего хода (L – расстояние транспортировки; vср - средняя расчетная скорость автосамосвалов, км/ч – определяем по табл. 7.
Табдица 6. Длительность загрузки грунта в самосвал, мин
Грузоподемность автосамосвала, т | Вместимость ковша экскаватора м3 | Группа грунта | ||
I, II | III, IV | V, VI | ||
3.5 | 0,4 0,65 1,0 | 2,4 1,7 1,0 | 1,9 1,3 0,8 | 2,4 1,7 1,2 |
5.2 | 0,5 0,65 1,0 | 2,1 1,3 0,8 | 1,9 1,3 0,8 | 2,1 1,2 1,0 |
1,0 1,25 1,6 | 3,6 3,1 2,1 | 3,1 2,3 2,0 | 2,9 1,9 1,7 | |
1,0 1,25 1,6 2,0 | 3,8 2,6 2,1 1,7 | 2,9 2,2 2,1 1,7 | 2,9 1,8 1,5 1,2 | |
1,25 1,6 2,0 2,5 | 3,3 2,9 2,5 2,2 | 2,6 2,5 2,1 1,9 | 2,6 2,3 1,9 1,3 | |
1,6 2,0 2,5 | 5,8 4,6 3,7 | 4,6 3,7 3,0 | 4,2 3,3 2,5 |
Считаем, что автосамосвалы перевозят грунт по дорогам со щебеночным или гравийным покрытием.
Таблица 7. Средняя расчетная скорость автосамосвалов, км/ч
Тип покрытия дороги | Дальность перевозки, км | ||||
0,5 | |||||
Асфальтобетонное или бетонное | |||||
Щебеночное или гравийное | |||||
Булыжное | |||||
Грунтовое |
Определяем производительность автосамосвала
, м3/ч
где: qц – объем грунта в кузове самосвала, м3 (табл.8); tц - длительность цикла работы автосамосвала, с; Кв = 0,9 - коэффициент использования рабочего времени.
Таблица 8. Объем грунта в кузове автосамосвала, м3
Грузоподъем- ность автосамо- свала, т | Группа грунта | ||
I, II | III, IV | V | |
3,5 | 2,6 | 2,0 | 1,6 |
5,2 | 3,8 | 3,0 | 2,4 |
5,9 | 4,6 | 3,7 | |
7,4 | 5,7 | 4,7 | |
8,9 | 6,9 | 5,6 | |
18,5 | 14,0 | 11,1 |
Определяем требуемое для бесперебойной работы экскаватора количество автосамосвалов по формуле:
 |
Любое округление полученных в расчетах результатов производим в большую сторону.
Результаты расчетов сводим в таблицу 9.
Таблица 9. Результаты расчетов
Экскаватор | Автосамосвал | ||||
Марка | Объем ковша, м3 | Производитель- ность | Марка | Грузоподъ- емность, т | Кол-во |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. К какому виду дорожных машин относятся экскаваторы?
2. Особенности работы экскаватора с обратной лопатой.
3. Особенности работы экскаватора с прямой лопатой.
4. Особенности устройства и работы экскаватора драглайна.
5. Устройство и принцип действия гидравлического привода.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Как надуть большие мыльные пузыри. | | | Довод о запрете изображений. |