ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭКСКАВАТОРОВ И ИХ РАСЧЕТ 4.2.1. Расчет одноковшовых экскаваторов

В результате выполнения общего расчета экскаватора должны быть определены его основные параметры, которые, имея самостоя­тельное значение как составная часть технического задания на про­ектирование экскаватора, используются также для выбора по ним си­лового и другого оборудования (двигателей, гидромашин и т.п.) и как исходные для прочностных и других видов расчетов.

Общим расчетом определяются основные параметры базовой части экскаватора, размеры элементов рабочего оборудования, рабочие размеры экскаватора, расчетные нагрузки, силовые и кинематические характеристики исполнительных и передаточных механизмов, продол­жительность выполнения операций и рабочего цикла в целом, теоре­тическая производительность экскаватора. В состав общего расчета включается также выбор гидроцилиндров, гидромоторов и насосов (для гидравлических экскаваторов), выбор двигателя.

Параметры базовой части экскаватора, включая силовую уста­новку, определяют из условия обеспечения рабочего процесса основ­ного вида рабочего оборудования - обратной лопаты для гидравли­ческих, прямой лопаты для канатных экскаваторов. Параметры же других, сменных видов рабочего оборудования, назначают исходя из возможностей реализации выбранных таким образом энергетических, геометрических и других характеристик базовой части экскаватора.

В качестве исходных данных для расчета обычно используют требуемые технологические показатели, являющиеся некоторыми ос-редненными характеристиками расчетного технологического объекта (модели), как, например, максимальные глубина для обратных лопат

или высота копания для прямых лопат, радиус копания на уровне стоянки экскаватора, высота выгрузки грунта из ковша, среднее уг­ловое перемещение поворотной части экскаватора на выгрузку, спо­соб выгрузки грунта (в отвал или транспортные средства), средняя или минимально допустимая техническая (или расчетная) производи­тельность экскаватора, расчетные характеристики разрабатываемых грунтов, включающие удельное сопротивление копанию, плотность, коэффициент разрыхления, коэффициенты внутреннего и внешнего тре­ния, другие параметры. По этим исходным данным на первом этапе общего расчета определяют ключевые параметры - вместимость ковша и массу экскаватора, через некоторые в последующем расчете может быть определена часть основных параметров. Остальные параметры определяют, исходя из физического существа рабочего процесса экс­каватора по условиям обеспечения его работы в заданных режимах.

Вместимость ковша определяют методами оптимизации, использу­емыми при разработке параметрических рядов экскаваторов, положен­ных в основу построения стандартов на их основные параметры. В соответствии с этими стандартами на рис. 4.1 приведены графики зависимостей вместимости ковша q от обобщенного параметра H_KR_K (Н_к и R_K - максимальные кинематические глубина или высота и ради­ус копания) для некоторых видов рабочего оборудования гидравли­ческих (кривые 1, 2 и 4) и канатных (кривые 3 и 5) экскаваторов, которые в первом приближении можно предположить линейными.

Массу экскаватора вычисляют окончательно после того, как бу­дут выбраны все комплектующие изделия и определены размеры ориги­нальных узлов. В то же время размеры многих из этих узлов, напри­мер ходового и опорно-поворотного устройств, платформы, определя­ют в зависимости от массы экскаватора.

Рис. 4.1. Графики зависимостей вместимости ковша от обобщенного параметра H_KR_K для гидравлических экскаваторов с различным рабочим оборудованием: 1 - грейфера; 2 - обратной лопаты; 3 - канатных прямых лопат; 4 - прямой лопаты; 5 - драглайна.

Ориентировочно на стадии предварительных расчетов масса

экскаватора (т)

т_э - m_y;i-q-L_K, (4.1)

где т_уд - удельная масса, зависящая от типа ходового устройства и исполнения рабочего оборудования, т/м⁴ (для гидравли­ческих гусеничных экскаваторов с цевочным зацеплением гусениц в среднем т_уд = 4,25 т/м⁴, с гребневым зацепле­нием т_уд = 2,3...4,1 т/м⁴, для пневмоколесных экскава­торов т_Уд = 4,5... 5, 8 т/м⁴);

L_K - рабочий размер, принимаемый равным максимальной глубине копания Н_к (м) для обратных лопат и максимальному ради­усу копания R_K (м) для прямых лопат.

Приведенные удельные показатели отражают современный уровень конструкций экскаваторов и по мере их совершенствования должны пересматриваться в сторону снижения материалоемкости.

Возможно также, что исходные данные задаются только вмести­мостью ковша или только массой экскаватора или же двумя этими па­раметрами. Приведенные графики и корреляционные зависимости поз­воляют по одному параметру вычислить второй, а также определить параметр H_KR_K как некоторую геометрическую характеристику забоя. Для вычисления каждого из множителей, входящих в это произведе­ние, можно использовать отношение R_K/H_K по данным аналогов. Окон­чательно рабочие размеры определяются после того, как будут из­вестны размеры элементов рабочего оборудования и установлены их угловые перемещения.