Расчет основных параметров

Тяговый расчет

Расчётным усилием для определения мощности гидромоторов привода калесного механизма передвижения при транспортном режиме работы ма­шины является максимальное тяговое усилие на колесе, которое можно рассчитать из общего уравнения движения машины: [11]

Т_мах = W_вн + W_ин + W_к + W_п + W_в ,

где W_вн – внутреннее сопротивление передвижению колесного движителя;

W_ин - сопротивление от сил инерции при трогании машины с места;

W_к - сопротивление качению колесного движителя по грунту;

W_п - сопротивление, возникающее при движениии на подъём;

W_в - сопротивление, возникающее от ветровых нагрузок.

Внутреннее сопротивление передвижению W_вн колесного движителя определяем по эмпирической зависимости[2]:

W_вн = (0,29…0,49) × G,

где G = 310977 Н – эксплуатационная масса экскаватора.

W_вн = 0,29 × 310977 = 90183,33 Н

Сопротивление от сил инерции W_ин при трогании машины с места[11]:

где V = 2 м/с – скорость передвижения экскаватора;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

t_p = 2 c – время разгона экскаватора.

Сопротивление качению колесного движителя по грунту:

W_к = f × G ,

где f = 0,1 – коэффициент сопротивлению качению колесного движителя экскаватора, определяемый по диаграмме (рис. 1.23) [11].

W_к = 0,1 × 310977 = 31097.7 Н

Сопротивление, возникающее при движениии на подъём[11]:

W_п = G × sina ,

где a = 20° - угол подъёма.

W_п = 310977 × sin 20° = 106360 Н

Сопротивление, возникающее от ветровых нагрузок[11]:

W_в = F × P_в ,

где F – подветренная площадь, м²;

Р_в – предельное давление ветра, Н/м² .

Для строительных экскаваторов, имеющих незначительную наветренну­ю площадь, в большинстве случаев сопротивление от ветровых нагрузок не учитывается, так как составляет менее 3% от общего тягового усилия.

Тогда максимальное тяговое усилие

Т_мах = 90183,33 +31700 +31097,7 + 106360 = 259341,03 Н.

Мощностной расчет

Для определения мощности двигателя на горизонтальном участке используем следующую формулу[11]:

При движении на подъемp[11]:

По наибольшему значению рассчитываем мощность двигателя[11]:

Где U_р.э. – расчетная скорость движения;

η_ход - КПД ходового механизма = 0,6…0,65

Потребная мощность на ведущих колесах[11]:

где n_зв – частота вращения ведущего колеса, об/с

R₀ =0,683 – радиус ведущего колеса, м.

где D₀=1,365м – диаметр ведущего колеса, м.

Для определения мощности двигателя необходимой для копания, находим усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования. Эти усилия будем определять графоаналитическим методом. Он заключается в составлении уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести и действующих относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования.

Усилия, действующие в гидроцилиндрах стрелы

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ (рис. 4.1):

åМ_О1 = 0;

Р_о1×L1+G_цстр×L2+G_стр×L3+G_црук×L4+G_к+г×L5+G_рук×L6+G_цк×L7-Р_гц×L8 = 0;

Отсюда

где G_цстр,G_стр,G_црук,G_к+г,G_рук,G_цк – веса элементов рабочего оборудования, причём G_к+г – вес ковша с грунтом;

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8– плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления пяты стрелы;

Р₀₁ – сила сопротивления грунта копанию, определяемая по формуле:

Р₀₁ = b × h × k_уд ,

Рис. 4.1 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндрах стрелы

где b – ширина режущей части ковша, определяется по формуле[11]:

h = 0,2 м – толщина стружки;

k_уд = 225 кН/м² – удельная сила копания, принимается по таблице 1.6 [11]

Р₀₁ = 1,51 × 0,2 × 225 × 10³ = 67950 Н

Тогда усилие, действующее в гидроцилиндрах

Так как у экскаватора два гидроцилиндра подъёма стрелы, то усилие в одном гидроцилиндре определится:

Р_гц1 = Р_гц / Z = 330671,56 / 2 = 165335,78 Н,

где Z - число гидроцилиндров стрелы.

Усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ (рис. 4.2) :

Рис. 4.2 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндре рукояти

åМ_О1 = 0;

Р_о1×L1+Р_о2×L2+G_црук×L7+G_к+г×L3-G_рук×L4-G_цк×L5-Р_гц×L6 = 0;

Отсюда

где Р₀₂ = 0,8∙Р₀₁=0,8∙67950=54360Н - составляющая силы сопротивления грунта копанию

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7– плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления рукояти к стреле

Тогда

Усилие, действующее в гидроцилиндре ковша

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ и найдём усилие в звене Р_зв : (рис. 4.3) :

Рис. 4.3 Расчётная схема для определения усилия,

действующего на ковш в многозвеннике

åМ_О1 = 0;

Р_о1×L1-Р_о2×L2+G_к+г×L3-Р_зв×L4 = 0;

Отсюда

где Р_зв – усилие, которое действует на ковш со стороны многозвенника;

L1,L2,L3,L4 – плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления ковша к рукояти.

Тогда