Определение удельных энергетических затрат на зачерпывания

1. Общие сведения

Рабочий процесс одноковшового экскаватора в общем случае состоит из следующих операций:

• 1 отделение почвы (породы) от массива;
• 2 захвата определенной части почвы рабочим органом;
• 3 перенос захваченной части почвы к месту разгрузки;
• 4 передача почвы в специальные внешние транспортные средства или отвал. грунт ковш драглайн энергетический

Наиболее сложным является процесс заполнения ковша грунтом. Умение правильно определить нагрузки, действующие на рабочий орган ковша, позволяет назначить оптимальные параметры как рабочего и силового оборудования, так и всего экскаватора в целом.

К основным факторам, которые влияют на процесс копания грунтов, относят:

• 1 свойства почв (прочность, связанность, гранулометрический состав, разрыхленность, коэффициенты внутреннего и внешнего трения и др.);
• 2 форму режущей кромки и размеры ковша, его собственную массу, геометрию зубов или режущей кромки;
• 3 траекторию движения ковша;
• 4 толщину срезаемого стружки;

Принцип действия экскаватора драглайна изучается на примере работы его модели, состоящий из платформы, на которой установлена?? стрела и два механизма — тяги и подъема ковша. Процесс копания грунта ковшом драглайна заключается в передвижении ковша по подошве забоя с помощью тяговых канатов. При таком движении ковш, под действием собственного веса, углубляется режущей кромкой в почву, и таким образом проходит процесс разрушения грунта и наполнения ковша. Наполненный ковш поднимается на необходимую высоту с помощью канатов механизма подъема, а затем делается поворот экскаватора к месту разгрузки.

Общее уравнение усилий при движении ковша.

(2.1).

где — усилие в тяговом канате, Н;

— суммарное сопротивление копанию грунта ковшом драглайна, Н;

— касательная составляющих сил резания, Н;

— сопротивление трения ковша о грунт, Н;

— сопротивление перемещению призмы волочения перед ковшом и заполнению ковша, Н.

Касательная составляющих сил резания.

=, (2.2).

где b и h — параметры стружки (см. рисунок 2.1), м.

=, (2.3).

гдевес ковша с грунтом, Н;

— коэффициент трения между ковшом и почвой.

=, (2.4).

где Евместительность ковша, м³;

— коэффициент наполнения ковша;

— коэффициент внутреннего трения грунта;

сплотность грунта в ковше, кг/м³;

gускорение свободного падения, м/с .

При горизонтальном движении ковша предельное значение усилия в тяговых канатах.

(2.5).

где , — геометрические параметры, зависящие от конструкции ковша и места крепления тяговых канатов к ковша (см. рисунок 2.1).

Изменяя точку крепления тяговых канатов к ковша, можно добиться улучшения условий работы ковша (увеличить наполнение ковша). В стандартных ковшей /? 2 В легких породах увеличение позволяет ускорить углубление ковша, а для тяжелых пород, уменьшая, можно снизить нагрузку в тяговых канатах.

На величину сил резания существенное влияние оказывает и форма режущей кромки ковша. Влияние геометрии режущей кромки и параметров процесса копания грунтов на величину усилий в тяговых канатах можно определить экспериментальным путем.

Для уменьшения общих сопротивлений внедрению ковша в породу считается целесообразным исключать из участия в резании боковые стенки ковша, а крепление зубов на режущей кромке, позволяет увеличить удельную нагрузку на породу в 2 … 2,5 раза, что облегчает процесс разрушения прочных грунтов .

Полукруглая форма режущей кромки ковша, выдвинутая вперед и наклонена под углом 12 … 15 °, с плавным переходом без сужения поперечного сечения ковша способствует быстрому внедрению в грунт и свободное перемещение почвы по рабочей поверхности. При благоприятных условиях применения формы режущей кромки без зубов уменьшает удельное сопротивление копанию на 20 … 25%.

Применение полукруглых режущих кромок без зубов затруднено при проведении работ по планированию почвы, а также при работе в твердых (прочных) почвах через повышенный их износ и сложность восстановления при ремонте.

В данной работе предлагается экспериментально сравнить эффективность применения моделей ковшей драглайнов с прямой режущей кромкой с зубцами и полукруглой форме с волновой цепной передачей.

При включении двигателя приводного барабана 10 ковш 2 смещается по желобу 1 вправо на длину l = 100 см, одновременно углубляясь в почву; при этом изменяется от 0 до тяговое усилие на блоке ковша, величина которого фиксируется с помощью упругого элемента и тензодатчиков, соединенных проводами с усилителем и осциллографом. Масса зачерпнутого почвы решается на весах. Для достоверности экспериментальные исследования повторяются 3 раза. Усилия в тяговых канатах регистрируется с помощью осциллографа Н-145.

В результате проведенных экспериментов с ковшами, имеющие прямое режущую кромку с зубцами и полукруглой режущей кромкой, получаются осцилограммы обрабатываемых методом ординат. Для получения фактических значений усилий в тяговом канате проводится прямая тарировка тензоелемента что позволяет получить значения коэффициентов тарировки.

Рисунок 2.5 — Осциллограмма усилий в тяговом ковши (а), и график тарировки (б) тензоэлемента, полученные в процессе эксперимента.

Среднее значение коэффициента тарировки определяется по трем значениям.

.

Усилия в тяговом канате, например, в точке 5.

.

где — ордината усилий по осцилограмоюордината усилий по осциллограмме, мм (см. рисунок 2,3, а).

Работа с зачерпывания грунта, А на участке длиной l.

. (2.6).

Удельные энергетические затраты определяются отношением работы с зачерпывания грунта к массе грунта, находящегося в ковше.

.

где — масса грунта в ковше, кг.

В процессе экспериментальных исследований проводится замена режущей кромки ковшей, и при необходимости (при малой заполняемости ковша) производится изменение точки крепления тягового каната на ковше.

2.3 Лабораторное оборудование 1. Лабораторная установка. 2. Ковш драглайна со сменными элементами: а) с зубцами; б) с беззубцевым режущей кромкой. 3. Тензоусиливач ТА-5. 4.

Блок питания П1001. 5 .

Осциллограф ДО12−22 / Н-145 /. 6. Соединительные провода. 7.

Весы m = 10 кг. 8.

Линейка, ключ S = 10 мм, отвертка и совок.

2.3 Ход выполнения работы

Таблица 2.1.

Касательная составляющих сил резания.

1. Сопротивление трению ковша о грунт.

где.

2. Сопротивление перемещению призмы волочения перед ковшом и заполнению ковша.

5. Общее уравнение усилий при движении ковша.

= 120,1 Н;

6. При горизонтальном движении ковша предельное значение усилия в тяговых канатах.

где тогда.

Вывод В ходе лабораторной работе закрепили теоретические основы по теории копания грунтов; ознакомились с методикой экспериментальных исследований по определению усилий в тяговом канате драглайна; определили количественные данные по удельным энергетических затратах на зачерпывания грунта при различных конструкциях ковша драглайна.

Наибольшее усилие при движение ковша возникает тогда, когда в ковше больше грунта.

Условие выполняется.