Определение усилий в рабочих механизмах экскаватора, необходимых для расчета средневзвешенной мощности двигателей

Положение 1 - начало капания. Условно принимается, что ковш загружен, а лебедка отключена.

Усилие втягивания вертикальной рукояти в напорном механизме:

 

где G_к+г – масса ковша с грузом, кг;

где G_р – масса рукояти, кг;

G_к – масса ковша с коромыслом и подвеской, кг;

К_Т – коэффициент тары ковша с подвеской;

- плотность породы в целике, кг/м³;

К_н – коэффициент наполнения ковша;

- коэффициент, зависящий от конструкции рукояти.

К_р – коэффициент разрыхления породы;

К_рук – коэффициент, характеризующий удельную массу рукояти;

b_г – длина рукояти;

 

Масса рукояти равна:

 

Масса ковша с коромыслом и подвеской равна:

кг

 

Масса ковша с грузом

кг

Тогда

Положение 2 - копание грунта. Принимается, что выдвинутая рукоять горизонтальна, подъемный канат занимает вертикальное положение по отношению к рукояти, ковш полностью загружен.

Усилие на подъемном канате:

где r_n, r₀₁, r_к+г и r_р – плечи действия соответствующих сил;

Р₀₁ – реакция забоя на зубьях ковша при копании.

Величина выдвижения рукояти в положение 2:

где L – длина стрелы, м;

a – размер ковша(ширина), м;

- угол установки стрелы, град;

d_б – диаметр головного блока стрелы, м.

 

Размер ковша:

Получим:

Плечи действия соответствующих сил:

Величина выдвижения рукояти:

Тогда

Реакция забоя:

где Н – высота оси напорного вала рукояти, м;

где h – высота оси пяты от почвы, м

Тогда:

Н

 

Напорное усилие рукояти в положении 2:

где А - коэффициент, зависящий от удельного сопротивления пород копанию = 1.

Н

Тогда усилие на подъемном канате:

Н

Положение 3 – конец копания. В этом случае рукоять горизонтальна и полностью выдвинута вперед, ковш полностью заполнен.

Сила копания в этом положении:

где r_n2, r₀₁₂, r_к+г₂ и r_р2 – плечи действия соответствующих сил, м;

b – величина выдвижения рукояти, м;

- угол между подъемным канатом и горизонтальной рукоятью в конце копания, когда рукоять выдвинута вперед, град.

Плечи действия соответствующих сил:

Величина выдвижения рукояти:

Рассчитаем:

и

Тогда:

Усилие:

Получим:

 

725199>665722

Максимальное усилие в подъемном канате:

Напорное усилие в положении 3:

где Р₀₂₂ – сила отпора грунта, Н

Получим:

и

Положение 4 – вынос груженого ковша на полном вылете рукояти и на максимальной высоте.

Усилие подъема, Н:

где

- угол между подъемным канатом и максимально поднятой рукоятью, град.

Тогда:

и

Максимальное усилие рукояти, Н:

Тогда:

Положение 5 – поворот порожнего ковша для загрузки. Принимается, что рукоять горизонтальна, а подъемный канат занимает вертикальное положение.

Усилие на подъемном канате, Н:

Рассчитаем:

Усилие на напорном механизме при повороте пустого ковша к месту загрузки, Н:

Тогда: