Статья на тему Модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим органом

Фрагмент текста работы:

1 Расчет основных параметров баровой машины

Расчетная часть выполнялась в соответствии с методикой расчета, представленной в [3].
Длина бара определяется следующей зависимостью:
м, (1)
где Hщ – глубина прорезаемой щели, м, Hщ = 2,25 м; Hп – минимальная высота приводного вала режущей цепи над уровнем грунта, м, Hп = 0,725 м; β – угол наклона бара к вертикали, град., β = 30°.
Тогда ширина реза:
м, (2)
где Bщ – ширина прорезаемой щели, м, Bщ = 0,15 м; nл – число линий резания, nл = 9 .
Толщина реза (стружки) определяется выражением:
м, (3)
где Sср – средняя величина сечения среза, м2, Sср = 0,0002…0,00035 м2. Аналог имеет при длине бара Lб.ан = 2 м длину цепи Lц.ан = 5,244 м. Тогда в нашем случае длина цепи составит:
9,02 м (4)
Шаг цепи составляет tц = 0,076 мм. Тогда количество кулачков в цепи:
≈ 119 (5)
Уточним длину цепи:
м (6)
Наибольшее распространение получила схема расстановки резцов на исполнительном органе – симметричная «елочка» (рис. 3).

Рис. 3 – Схема расстановки зубков баровой цепи

Определим количество режущих зубков на одной линии резания zл.
Как видно из рис. 3, на каждой линии резания зубок устанавливается через 3 кулачка на 4. Тогда:
zл = zк/4 = 119/4 ≈ 30 (7)
Скорость резания (цепи) аналога составляет 2,5…3,5 м/с. Для разрабатываемой машины принимаем это значение таким же, т.е. νр = 3 м/с.
Тогда рабочая скорость передвижения машины:
72,4 м/ч (8)
Массу машины М рассчитаем следующим образом:
(9)
Масса бульдозерного отвала mб.от = 750 кг, масса шасси Онежец-300 mш = 10500 кг, масса барового рабочего оборудования аналога кг.
По теории подобия определим массу бара проектируемой машины:
кг (10)
Тогда общая масса проектируемой машины составит:
кг

2 Баланс мощностей

Для начала определим теоретическую производительность баровой машины по формуле:
= vр.п · Вщ · Нщ = 72,4 · 0,15 · 2,25 = 24,62 м3/ч (11)
где Fщ – площадь поперечного сечения щели, м2:
Затраты мощности на привод рабочего органа складываются из затрат [4] на разработку грунта, на подъем грунта до точки разгрузки и разгон грунта, на сопротивление трению грунта о грунт.
Следующая формула учитывает все эти составляющие:
, (12)
где K – удельное сопротивление резанию, МПа; K = 7 МПа для грунтов VII категории; ρ – плотность грунта, кг/м3, ρ = 2400 кг/м3; Hр – высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки, м. Принимаем Hр = Hп = 0,725 м. ρв – угол внутреннего трения грунта, град., ρв = 40°; ηц – КПД цепного рабочего органа; ηц = 0,7; α – угол наклона траектории режущей кромки резца.
(13)

Отсюда: (14)

кВт

Мощность, затрачиваемая на передвижение машины, определяется по формуле:

, (15)
где Wк – горизонтальная составляющая сопротивления резанию, кН; Wт – сопротивление трения грунта о грунт забоя, кН; Wпер – сопротивление передвижению машины, кН; νр.п – скорость рабочего передвижения машины, м/ч; νр.п = 72,4 м/ч; ηх – КПД колесного ходового устройства, ηх = 0,85.
Горизонтальная составляющая сопротивления резанию равна
14 кН (16)
Сопротивление трению грунта о грунт забоя равно:
=
0,13 кН
(17)
Сопротивление передвижению машины определяется по формуле:
,
(18)
где f – коэффициент сопротивления передвижению. Для гусеничного хода и грунта VII категории f = 0,06; i – преодолеваемый подъем; i = 0,1.

кН
Тогда по формуле (15) мощность, затрачиваемая на передвижение машины:
кВт
Затраты мощности на привод гидронасоса определим по формуле:
кВт, (19)
где ηпр – механический КПД привода насоса. Принимаем ηпр = 0,85.
Таким образом, все затраты мощности машины мы определили. Проверим, достаточно ли мощности двигателя базовой машины для покрытия этих затрат, по условию:
(20)
где Nс.у – мощность силовой установки, кВт; Nс.у = 88,2 кВт.
88,2 кВт кВт
Следовательно, мощности трактора Онежец вполне достаточно.