Силова установка. вибір привідного двигуна
ВСТУП
Виконання планів будівництва включає в себе повну розробку об’ємів земляних робіт з яких велика частина проводиться одноківшевими екскаваторами.
Одноківшеві екскаватори з’явились майже півтора століття тому. В Росії вони вперше були застосовані при будівництві залізничної колії Санки-Петербург-Москва. Випуск екскаваторів було налагоджено в XX сторіччі на Лубинівському заводі. Інтенсивний розвиток відбувся лише після Великої Вітчизняної війни.
Одноківшевий екскаватор є землерийною машиною циклічної дії. Він призначений для розробки і переміщення ґрунту в транспортний засіб чи у відвал. Універсальні, крім того, можуть виконувати планування, навантажувальні, сваєбійні та інші роботи.
Вони розробляють також і сипучі ґрунти, здійснюють завантажування мерзлих порід та скальних.
Використання гідроприводу на сучасних екскаваторах забезпечує підвищення продуктивності за рахунок збільшення зусилля на зубцях ковша, а жорстка підвіска підвищує точність виконання операцій.
В даній роботі проводиться розрахунок лінійних розмірів та мас екскаватора, силовий та кінематичний розрахунок робочого обладнання, розрахунок на міцність робочого обладнання, розрахунок механізмів обертання платформи та привода гусеничного рушія, визначення стійкості екскаватора. За розрахунковими параметрами екскаватора робимо розрахунок продуктивності і собівартості розробки ґрунту.
1. ВИЗНАЧЕННЯ ЛІНІЙНИХ РОЗМІРІВ ВУЗЛІВ ЕКСКАВАТОРА
На основі вихідних даних, вказаних у завданні на проектування, визначаються з рештою параметрів екскаватора, використовуючи залежності, встановлені на основі аналітичних і експериментальних досліджень, статистичних матеріалів і законів подібності [3, 4, 5, 6].
1.1. Габаритні розміри екскаватора і робочого обладнання.
Подовжня база (опорна довжина гусениць або найбільша відстань між пневмокатками чи виносними опорами)
, м, (1.1)
де 
- маса екскаватора, т (див. завдання).
Висота гусеничного ходу або діаметр пневмокатків
, м. (1.2)
Ширина гусеничної стрічки або пневмокатка
, м. (1.3)
Ширина гусеничного (пневмоколісного) ходу рекомендується в залежності від подовжньої бази у межах
, м. (1.4)
Радіус хвостової частини поворотної платформи визначається за умови не зачіпання платформою відвалу грунту, основа якого знаходиться на відстані 
мм від опорного контуру екскаватора
, м, (1.5)
де 
мм – зазор між гусеничною (пневмоколісною) опорою і нижньою площиною поворотної платформи; 
- кут звичайного підкосу грунту.
Діаметр опорно-поворотного круга
, м. (1.6)
Радіус ковша, тобто відстань між віссю шарніра кріплення ковша до рукояті і ріжучим краєм середнього зубця ковша
, м, (1.7)
де 
– місткість ковша екскаватора, що проектується, м3 (див. завдання).
Ширина ковша
, м. (1.8)
Довжина рукояті, тобто відстань між осями шарнірів кріплення рукояті до стріли і до ковша
, м. (1.9)
1.2. Маси вузлів екскаватора.
Масу вузлів екскаватора, що проектується, і принципова загальна конструкція якого відома, можна орієнтовно визначити виходячи з геометричної подібності запропонованого варіанту і прототипу, тобто
, кг, (1.10)
де 
, 
– маса вузла відповідно запропонованого варіанту і прототипу, кг; , 
- відповідна місткість ковша, м3.
Результати розрахунку доцільно представити у вигляді таблиці, скоректувавши їх таким чином (у тому числі за рахунок противаги), щоб загальна маса дорівнювала масі екскаватора, вказаній у завданні.
Таблиця 1 – Маса вузлів запропонованого варіанту екскаватора.
| № з/п | Найменування Вузла | Маса вузлів прототипів, кг | Маса вузлів запропонованого варіанту, кг | ||
| ЕО-2621А q = 0,25 м3 | ЕО-3322 q = 0,40 м3 | ЕО-4121 q = 1,0 м3 | ЕО- Q = м3 | ||
| Силова установка | |||||
| Насос | |||||
| Поворотна платформа | |||||
| Гідромотор з редуктором повороту | |||||
| Кабіна керування з обладнанням | |||||
| Опорно-поворотний круг | |||||
| Паливний бак з пальним | |||||
| Масляний бак з маслом | |||||
| Капот | |||||
| Противага | - | Попередньо відсутня | |||
| Інші вузли | |||||
| Усього поворотна платформа з механізмами | |||||
| Ходова частина | |||||
| Стріла з гідроциліндрами стріли і рукояті | |||||
| Рукоять з гідроциліндром ковша і важелем | |||||
| Ківш з тягою | |||||
| Усього робоче обладнання | |||||
| Усього маса екскаватора |
СИЛОВА УСТАНОВКА. ВИБІР ПРИВІДНОГО ДВИГУНА
Силова установка гідравлічного одноківшового екскаватора призначена для забезпечення усіх можливих технологічних переміщень екскаватора і його складових частин. Це досягається включенням до її складу привідного дизельного двигуна внутрішнього згорання гідронасосів, розподільної коробки, гідро розподільників, гідро двигунів, регулятора потужності у вигляді сервоприводу та іншої гідро арматури. ДВЗ з’єднаний із здвоєними гідро насосами за допомогою розподільної коробки. Під час увімкнення ДВЗ напірна магістраль через гідро розподільники з’єднана зі зливною гідро лінією і насоси працюють вхолосту. Насоси завдяки розподільній коробці обертаються із однаковою частотою. Подача рідини насосами регулюється автоматично в залежності від навантаження за допомогою регулятора потужності, виконаного у вигляді гідравлічного сервоприводу, тиск до якого подається від напірних гідро ліній обох насосів. У випадку, коли збільшується тиск в напірній гідро лінії одного з насосів, знижується подача робочої рідини обома насосами одночасно. Причому на більш навантаженому насосі створюється більший тиск і, відповідно, реалізується більша потужність. Отже привідна сумарна потужність автоматично залишається постійною, а величина потоку і тиску змінюється, що викликає зміну робочих зусиль і швидкостей.
Необхідну потужність силової установки попередньо можна визначити на основі питомої енергоємності процесу копання і заданої секундної технічної продуктивності екскаватора за формулою, отриманою виходячи з принципу рівності потужності, що розвивається насосами, потужності, яка витрачається у процесі копання, тобто
Вт, (2.1)
де 
– секундна технічна продуктивність екскаватора, м3/с; 
- відповідно коефіцієнт наповнення ковша ґрунтом і коефіцієнт розпушування ґрунту; 
- час копання грунту, с; 
- питома енергоємність копання, (Па); 
- ККД відповідно робочого обладнання і приводу ( 
- оскільки у формулі не враховані витрати енергії на подолання сил тяжіння робочого обладнання і грунту); 
; 
- коефіцієнт використання потужності насосної установки у процесі копання ( 
).
При розробці ґрунтів ІІІ та IV категорії міцності екскаваторами з ковшами місткістю 0,25...1,0 м3 рекомендується приймати 
та 
у межах 1,05...1,25 та 1,1...1,3 відповідно), а час копання можна попередньо визначити за емпіричною залежністю 
, с.
Виходячи з розрахункової потужності за додатком А вибираємо дизельний двигун (переважно марки СМД) потужністю, найближчою до потрібної і записуємо усі його характеристики, необхідні для подальших розрахунків, зокрема: потужність N (кВт), кількість обертів вала n (хв-1), питому витрату пального qпит. (г/кВт×год.) і інші.