Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > спец. техника
Название:
Проект модернизации экскаватора ЭР-315

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: спец. техника

Цена:
12 руб



Подробное описание:

Глава 1.КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ 3
1.1.Селективная добыча огнеупорного сырья роторными экскаваторами 3
1.2.Добыча огнеупорного сырья роторным экскаватором 4
1.3.Расчет годового объема добычи огнеупорного сырья 7
Глава 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 8
2.1. Конструктивно-технологические особенности экскаватора. 8
2.2. Конструкция экскаватора ЭР-315 9
2.2.1. Рабочее оборудование 9
2.2.2. Расчет ковша 11
2.2.4. Расчет усилия резания 57
2.3. Ходовая часть 57
2.3.1. Ходовой механизм с приводами 57
2.3.2. Тяговый расчет механизма передвижения экскаватора 58
2.4. Пересчет мощностных характеристик привода роторного колеса, поворота платформы, приемного и отвального конвейеров 60
2.4.1. Мощность привода роторного колеса 60
2.4.2. Мощность привода поворота платформы 60
2.4.3. Мощность привода приемного и отвального конвейеров (cм. расчет отвального конвейера) 61
2.4.4 Суммарная установочная мощность 61
2.5.Расчет ленточного конвейера отвального транспортера 61
2.5.1.Определение ширины ленты 61
2.5.2. Определение параметров роликовых опор 62
2.5.3. Расчет распределенных масс 62
2.5.4. Толщина ленты 63
2.5.5. Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивления движению ленты 63
2.5.6. Определение точек с наименьшим натяжением ленты 64
2.5.7. Определение тягового коэффициента мощности двигателя 65
2.6.Конструкция кабины 66
2.7.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ 68
Трехфазный электродвигатель в однофазной сети 74
2.8.Защита тяжело нагруженных механизмов от перегрузки с различным регулированием скорости 75
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 77
Глава 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 80
Глава 4.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯЧАСТЬ 98
4.1.СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ 98
4.2.Функционально-физический анализ 102
Роторного экскаватора производительностью 315м3/час. 102
4.3.Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскаватора 118
Глава 5.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 120
5.1. Обеспечение безопасности труда при производстве и эксплуатации роторного экскаватора 120
5.1.1.Общая характеристика источников опасных и вредных факторов при производстве роторного экскаватора 120
5.1.2. Обеспечение электробезопасности при изготовлении и эксплуатации роторного экскаватора 124
5.2.Обеспечение экологической безопасности при производстве роторного экскаватора 129
5.2.1. . Экологическая оценка производственного процесса при эксплуатации роторного экскаватора 129
5.2.2.Обеспечение защиты окружающей среды от воздействия нефтепродуктов и масел при производстве роторного экскаватора 130
Глава 6.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 133
Литература. 140

 

 

 

Введение
В металлургии важное место занимает производство огнеупорных изде-лий (своды печей, огнеупорный кирпич и т.п.). Для их изготовления требуется огнеупорное сырье. Месторождение огнеупорного сырья представляет собой сложно структурный пласт. Эффективная разработка такого пласта достигается только с применением роторных экскаваторов.
В связи с этим возникает актуальная проблема конструирования ротор-ных экскаваторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Глава 1.КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ
1.1.Селективная добыча огнеупорного сырья роторными экска-ваторами
Для анализа технологии селективной разработки огнеупорного сырья и выбора оборудования были рассмотрены горнотехнологические условия зале-гания основных месторождений, большинство которых характеризуется слож-ным строением пласта, с наличием в пласте от 2 до 11 литологических слоев, представленных различными сортами.
Предлагается следующая классификация основных месторождений ог-неупорного сырья:
1. Сложное строение пласта с 4-6 и более литологическими разновид-ностями, сложным напластованием и переменной мощностью слоя.
2. Менее сложное строение пласта с 2-4 литологическими раз-новидностями.
3. Простое строение пласта полезного ископаемого с одним или двумя литологическими разновидностями выдержанной мощности и преимущест-венным распространением одного сорта.
Селективная разработка пласта огнеупорного сырья с применением ро-торных экскаваторов в зависимости от сложности строения продуктивной толщи может осуществляться горизонтальными стружками, вертикальными однорядными стружками, вертикальными многорядными стружками.
На месторождениях первых двух типов разработку забоя ведут ротор-ными экскаваторами горизонтальными стружками, так как этот способ являет-ся наиболее приемлемым для раздельной разработки маломощных пластов. Третий тип месторождений разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.
Разработка забоя горизонтальными стружками заключается в том, что исполнительным органом в забое пласта последовательно вынимаются гори-зонтальные стружки.
Основные достоинства этого способа - низкий процент смешивания сортов сырья и меньшая длина суммарного пути перемещений ротора. К недостаткам этого способа следует отнести уменьшение обрабатываемой высоты уступа, то есть максимальная высота подъема стрелы используется более эффективно при разработке вертикальными стружками.
Техническую производительность при селективной разработке опреде-ляет коэффициент селективности:
Qтex = kH • kc∙ Qтeop (м3/ч) (1),
Где:
kH - коэффициент наполнения ковша
kс - коэффициент селективности
Коэффициент селективности определяет максимальную техническую производительность машины, которая может быть достигнута в определенных горногеологических условиях при правильной организации работ и надлежа-щем обслуживании.
Для увеличения коэффициента селективности необходимо повышать маневренность машины, применять выдвижную стрелу, обеспечивать работу исполнительного органа без просыпок при любом наклоне роторной стрелы и др.

1.2.Добыча огнеупорного сырья роторным экскаватором

Огнеупорные глины, каолины обычно залегают пластами на небольшой глубине, что позволяет их добывать открытым способом.
Эффективная разработка таких месторождений возможна только при ус-ловии применения роторных экскаваторов. Условия залегания глин и каолинов определяют специфику работы добычных роторных экскаваторов и особые требования к их конструкции. Должна быть обеспечена полнота выемки сортовых слоев /марок/ огнеупорных глин и каолинов с минимальным засоре-нием, разубоживанием и технологическими потерями, особенно на контактах с почвой и кровлей, а также при удалении прослоек песка и некондиционных слоев.
Многолетний опыт подтверждает, что наиболее эффективными выемоч-но-погрузочными машинами на карьерах огнеупорных глин и каолинов явля-ются роторные экскаваторы. Решающими преимуществами роторных экскава-торов перед одноковшовыми, а также перед другими механизмами (бульдозе-ры, скреперы и пр.) являются следующие. Высокая производительность, отно-сительно небольшая металлоемкость, возможность селективной разработки пластов сложного строения, приспособленность рабочего оборудования к час-тым изменениям мощности пласта и отдельных его слоев, возможность при-менения в непрерывно-поточных технологических схемах, позволяющих ав-томатизировать процесс производства.
Добычные работы с применением экскаватора РЭ-315 на руднике произ-водятся по технологической схеме, приведенной на чертеже. Роторный экска-ватор отрабатывает пласт глины, разделенный слоем песка, сверху вниз гори-зонтальными стружками, передавая глину на двустрельный самоходный кон-вейер-перегружатель, откуда она поступает на забойный ленточный конвейер. С забойного конвейера глина подается на второй самоходный ленточный кон-вейер-перегружатель и далее - непосредственно в железнодорожные вагоны. Слой песка отрабатывается, также роторным экскаватором с разгрузкой его во внутренний отвал непосредственно с отвальной консоли экскаватора. В данном случае экскаватор играет роль отвалообразователя. Отсыпанный в отвал песок планируется бульдозером. На спланированном отвале располагаются самоходные конвейеры-перегружатели. Кроме того, вдоль забоя устанавлива-ются вспомогательные конвейеры, и укладывайся железнодорожные пути. По-сле удаления песка роторный экскаватор вынимает второй /нижний/ слой глины и передает на конвейер-перегружатель.

 

 


Технические характеристики механизмов участвующих в добыче
огнеупорного сырья
Техническая характеристика РЭ – 315
Производительность — 315 м3/ч
Скорость вращения ротора — 15,6 o6/мин
Число ковшей — 8
Емкость ковша — 0,13 м3
Удельное усилие резание — 19,5 кН
Высота черпания — 9 м
Глубина черпания — 0,3 м
Радиус резания — 12 м
Ширина конвейерной ленты — 1м
Скорость движения ленты — 2,5 м/с
Удельное давление на грунт — 70 кПа
Суммарная установленная мощ-ность — 360 кВт
Вес экскаватора — 95 т

Техническая характеристика СПК — 2
Производительность — 600 м3/ч
Число конвейеров — 2
Длина приемного конвейера — 16 м
Длина отвального конвейера — 16 м
Высота загрузки — 7,5 м
Высота разгрузки — 7,5 м
Ширина конвейерной ленты — 1 м
Скорость движения ленты — 2,5 м/с
Удельное давление на грунт — 0,07 кПа
Суммарная установленная мощ-ность — 40,5 кВт
1.3.Расчет годового объема добычи огнеупорного сырья
Сначала определяем объем добычи в одну смену.
Vc= P •T =315 •6 = 1890 m3
где:
Р=315 м3 /ч — теоретическая производительность экскаватора.
Т = t•(l -a) = 8• (1-0,25) = 6 ч - время непосредственной работы экскаватора.
t = 8 ч — время рабочей смены.
а = 0,25 — коэффициент характеризующий простои экскаватора.
Вес добытого сырья в одну смену определяется по формуле:
G = V•ρ=1890•2 = 3780 т
Где:
ρ = 2 т/м3 — плотность огнеупорного сырья.
Количество вагонов загружающихся в смену:

где: m = 60 т — масса сырья в вагоне.
Вагоны забираются 6 раз в смену по 10, следовательно, длина постановочного пути будет определяться:
Lп = n•l = 10•14,5 = 145 м
Где:
1 = 14,5 м — длина вагона,
n= 10 — количество поставляемых вагонов.
Годовой объем добычи сырья определяется:
Vr = Vc • k • n = 1890 •220 •2 = 8316000 м3 или 1,663200 т в год
Где:
Vc= 576 м3 — объем добыч в смену,
k = 220 — число рабочих дней,
n = 2 k — количество смен.

 

Штаты
Для работы на карьере в одну смену предусматривается:
Машинист РЭ-315 2 чел.
Машинист СПК-2 1 чел.
Машинист СБ 1 чел.
Слесарь обслуживающий конвейер 2 чел.
Дежурный электромонтер 1чел.


Глава 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Конструктивно-технологические особенности экскаватора.
Необходимость вести эффективно селективную отработку сложнострук-турных забоев предопределило следующие конструктивно кинематические особенности экскаватора.
1. Линейные параметры рабочего оборудования обеспечивают отработку уступов высотой до 12 м и угле 65°.
2. Производительность машины обеспечивает ее рациональное применение при селективной выемке на карьера с годовой добычей 1,5 млн. тонн при двусменном режиме работы.
3. Развиваемые усилия резания, достаточны для преодоления сопротивляемости огнеупорного сырья.
4. На роторном колесе 8 ковшей с траекторным смещением зубьев, что позволяет снизить затраты энергии при резании и удовлетворительную разгрузку ковшей, а также получить необходимые размеры кусков полезного ископаемого.
5. Конструктивная сема со смещением пяты роторной стрелы и оси по-ворота отвальной стрелы назад, за ось вращения платформы позволили час-тично отказаться от противовеса, что обеспечивает относительно малый вес экскаватора; небольшое удельное давление опорных поверхностей на грунт, повышение машин, включая обводненные участки; уравновешивание подвиж-ных частей рабочего оборудования и удовлетворительную про-дольную и поперечную устойчивость машины.
6. Наличие механизма непрерывного возврата конца отвальной стрелы в точку разгрузки при поворота платформы экскаватора обеспечивает полную перегрузку сырья без просыпок в вагоны.
7. Технологическое использование в комплексе с роторным экскаватором самоходных конвейеров-перегружателей повышает маневренность экскаватора в забое, что очень важно при селективной разработке месторождений.
Перечисленные конструктивно-технологические особенности экскавато-ра обеспечивают быстроту его подготовки к работе и снижение непроизводст-венных затрат при выемке полезного ископаемого в сложны горногеологиче-ских условиях на участках с площадками ограниченны размеров и с увлаж-ненными подстилающими породами.

2.2. Конструкция экскаватора ЭР-315
Общий вид экскаватора представлен на чертеже № 10.01.00.ВО. Экска-ватор состоит из следующих основных агрегатов: рабочее оборудование 1; по-воротная платформа 2; надстройка 3; механизм поворота 4; отвальная стрела 5; ходовая тележка 6; приемная стрела 7; ковш 8; электрооборудование и система управления экскаватором.
2.2.1. Рабочее оборудование
Рабочим органом экскаватора является бескамерный ротор с боковой гравитационной разгрузкой грунта на вращающийся конус с неподвижным сектором.
Диаметр ротора определяется по формуле:

где
Q — производительность (м3/час) = 315 м3/час
Принимаем d = 3 (м)
Ковш
Ковши ротора имеют цепное днище 1, литой пояс 2 и зубья 3. Ковш кре-пится к роторному колесу при помощи сварки.

Рис.1. Ковш с двумя зубьями
Роторная стрела.
Роторная стрела состоит из металлоконструкции и конвейера с приво-дом. Несущий элемент стрелы выполнен из трубы диаметром 720 мм.
На щековинах вилки головной части размещен кронштейн 7 под уста-новку редуктора и электродвигателя, бункер 8 контейнера 9, а также проуши-ны подвески роторной стрелы. В хвостовой части стрела оканчивается вилкой 10 с проушинами для навески стрелы на цапфы портала.
Вдоль стрелы к трубе с помощью кронштейнов и планок приварена рама конвейера, основной несущий элемент которой – швеллерные балки с уста-новленными на них роликами рабочей и холостой ветви. Конвейерная лента рабочей ветвью опирается на трехроликовые опоры. Угол наклона крайних роликов к горизонтам составляет 30°. Этим ленте придается желобчатая фор-ма, уменьшается просыпание, увеличивается производительность конвейера.
В месте перегрузки грунта из ковша на конвейер на металлоконструкции стрелы установлен приемный бункер.
Для предотвращения просыпания транспортируемого материала преду-смотрены щитки и фартуки. С левой стороны стрелы находится площадка с барьером для обслуживания конвейера и ротора с приводом.
Для компенсации вытяжки ленты в процессе эксплуатации натяжной ба-рабан сконструирован с подвижными в горизонтальной плоскости опорами, которые перемещаются натяжным устройством винтового типа с ручным при-водом. Особенностью натяжного устройства является расчётность конструк-ции. Это позволяет снимать натяжной барабан, не разрезая ленту. К оси бара-бана шарнирно крепится скребок, очищающий ленту от налипшего грунта.
Ролики конвейера выполнены на сквозных осях. Ролики поддерживаю-щие рабочую ветвь ленты, имеют унифицированную конструкцию подшипни-ковых узлов. Подшипники заполняются густой смазкой и закрываются волок-нитовой крышкой с лабиринтным уплотнением. Стаканы подшипниковых уз-лов витого ролика соединены трубкой, на которой симметрично навиты две спирали - левая и правая. Спирали выполняют роль центрирующего элемента.
2.2.2. Расчет ковша
Емкость ковша

где Кр =1,5 —коэффициент разрыхления грунта;
Q =315 м3/час — производительность экскаватора;
d =Зм — диаметр ротора;
Z =8 — число ковшей ротора;
Vp =1,5 — окружная скорость ротора;


Длина ковша:


где q — емкость ковша =0,13м3
m = 1,5
Высота ковша

РАСЧЕТ КОЗЫРЬКА КОВША С ЦЕПНЫМ ДНИЩЕМ
Расчетная схема козырька ковша и порядок расчета сечений на проч-ность
Козырек ковша представляет собой статически неопределимую раму-оболочку двоякой кривизны. Боковые частя оболочки развернуты к плоскости симметрии под углом 7°. Сечения козырька ковша непостоянны и представ-ляют собой довольно сложную фигуру, состоящую из примыкающих под уг-лом прямоугольника и трапеции. Расчет такой оболочки двоякой кривизны чрезвычайно сложен. Для упрощения расчета приближенно принимаем рас-четную схему козырька ковша в виде плоской шесть раз статически неопреде-лимой рамы с жестко защемленными пятами, находящейся под действием пространственной ной нагрузки. При этом приняты следующие условные до-пущения: .
• линию центров тяжести поперечных сечений считаем плоской, так как она незначительно выходит из срединной плоскости рамы;
• пренебрегаем разворотом стоек рамы к серединной плоскости ввиду то-го, что на такой же угол повернуты зубья и действующие на них силы;
• пренебрегаем несовпадением главных осей инерции сечений U и V с осями X и У (рис 47 ), совпадающими с условной плоскостью рамы и перпендикуляром к ней (как видно из приведенной табл. угол наклона главных осей изменяется от 0 до 21


Рис.47 Поперечное сечение козырька ковша" с указанием размеров центральных осей, осей X и Y и главных осей инверсии площади сечения.

На основании принятых допущений расчет можно разложить на расчет в плоскости рамы и расчет из плоскости рамы.
Центральные оси сечений, совпадающие в условной срединной плоско-стью рамы, обозначим У, а центральные оси сечений, перпендикулярные к плоскости рамы через X; заметим, что

Т.е. жесткость сечений из плоскости рамы значительно больше, чем в плоскости рамы. При необходимости уточнения расчета следует определить деформации в плоскости рамы от нагрузок из ее плоскости и учесть их влияние на усилия и напряжения, т.е. произвести дополнительный уточненный расчет в плоскости рамы.
Примем следующие обозначения и правила знаков:
1. Изгибающий момент, действующий в плоскости рамы, обоз¬начаем Мх и считаем положительным, если он растягивает наружное волокно;
2. Изгибающий момент из плоскости рамы обозначаем My и считаем положительным, если он растягивает переднее волокно (острие козырька).
3. Соответственно этому расчетную схему ковша (раму) изо¬бражаем острием козырька к нам, а составляющие нагрузок Р на козырек ковша из плоскости рамы - от нас.
4. Тогда изгибающие моменты вокруг главных осей в функции от изги-бающих моментов вокруг осей X и У с учетом знаков находятся по форму-лам:

5. Вектор силы обозначаем так:
в плоскости чертежа
перпендикулярно плоскости чертежа
6. Вектор момента, лежащий в плоскости чертежа (момент находит-ся в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа)
обозначим вращение -по часовой стрелке, если смотреть вдоль направления вектора.
7. Момент, лежащие в плоскости чертежа, обозначаем
или (показано вращение по часовой стрелке).
8. Крутящий момент считаем положительным при вращении по часовой стрелке.
9. Продольную силу считаем положительной, если она растягивает сече-ние.
10. При определении геометрических характеристик кручения считаем се-чения тонкостенным.

Порядок решения задачи следующий:
1. Определяем центры тяжести поперечных сечений рамы козырька ковша и находим моменты инерции этих сечений относи¬тельно центральных осей X и У, а также характеристику кручения Jd.
2. Изображаем ось рамы с указанием всех сечений и жесткостей в
плоскости рамы, из плоскости рамы и кручения.
3. Показываем внешние нагрузки и находим моменты от этих
нагрузок относительно центров тяжести сечений.
4. Производим статический расчет в плоскости рамы - определяемем изги-бающие моменты, перерезывающие и продольные силы в плос¬кости рамы.
5. Осуществляем расчет из плоскости рамы - определяем из¬гибающие моменты из плоскости рамы и крутящие моменты.
6. Находим главные оси инерции сечений, определяем главные моменты инерции сечений, главные моменты сопротивления И ха¬рактеристики кручения Wd.
7. Вычисляем изгибающие моменты относительно главных осей инерции сечений.
8. Находим расчетные напряжения в опасных сечениях по одной из теорий прочности.

Определение геометрических характеристик сечений
На рис. 48 изображена условная продольная ось рамы, на которой обо-значены наименования сечении. Определим геометрические характеристике для этих сечений. Считаем, что момент инерции между обозначенными сечениями изменяется по закону прямой (это достаточно справедливо для моментов инер-ции вокруг оси X и условно для моментов инерция вокруг оси Y . Центр тяжести сечения (см. рис. 47 ) определяется при помощи вычисления статических момен-тов сечения относительно вспомогательных осей Х1 и У1 (на рис. 47) эти оси условно не показаны.
Запишем вычисление момента инерции Jx , используя формулы парал-лельного переноса и поворота осей:


Рис.48. Расчетная схема козырька ковша

где
Jxo − момент инерции отдельной части сечения относительно своей центральной оси, параллельной оси X;
α − расстояние от центра тяжести отдельной части сечения до оси X;
Jxα Jуα − собственные моменты инерции относительно повернутых угол а осей.
Разбивка сечения на отдельные части показана на рис.
Запишем

Аналогично находим для сечения А - А моменты инерции

Геометрическую характеристику Jd находим по формуле тонкостенного откры-того профиля:
(٭)
где l - длина средней линии сечения (длина ломаной);
δ - толщина сечения.
Подставляя в формулу (٭) значение l = 12.5 и δ = 2, Получим Jd = 33 см4
Угол наклона главных осей инерции сечения определяем по формуле
Подставим значения Jx = 50, Jy = 250, Jxy = 92, в формулу выполнив соответствующие преобразования, получим:

Главные моменты инерции определяем во формулам:
(2) (3)
Подставляя значения Jx, Jy, Jxy, tgαo в уравнения ( 2 ) и ( 3), получим:

Моменты сопротивления сечения А - А относительно осей max и min - Wmax и Wmin, получим деление соответствующих моментов инерции на расстояния от оси до наиболее удаленной точки. Геометрическая характеристика определяемся по формуле:

(4)
Окончательно находим

Результаты вычисления геометрических характеристик для расчетных сечений (рис.47), полученные так, как это частично показано для сечения А — А, сведены в таблицу:

 

Расчет рамы в ее плоскости
Учитывая вышеизложенные соображения представим идеализированную геометрическую схему козырька ковша в виде плоской ломаной рамы, основные размеры которой и соотношение жесткостей между отдельными элементами даны ва рис. 49. Соотношение жескостей на изгиб принято ва основании полученного закона изменения моментов инерции по контуру рамы (рис. 50 ).
Нагрузкой при резании грунта острыми зубьями является реактив¬ное давление грунта в виде двух сосредоточенных, равных между собой сил Р на зубья ковша (рис51»). Разложив силы на вертикальное и горизонтальное направ-ления, получим схему нагрузки в виде» представленном на рис.5^. В случае изношенных зубьев величины сил остаются прежними, а направление меняется на противоположное.
Рассматриваемая система представляет собой три раза статически неоп-ределимую раму. Для ее расчета целесообразно применить метод сил с исполь-зованием симметрии расчетной схемы.
Основную статически определимую систему выбираем так, чтобы она была также симметричной. Для этого разрежем заданную раму на оси симметрии и, взамен отброшенных связей, приложим три.


Ряс.49. Расчетная схема козырька ковша пря изгибе в плоскости рамы.

Рис.50. Эпюра моментов инерции сечений рамы вокруг осей А.

 


Рис.51» Схема загружения при изгибе в плоскости рамы (резание ост-рыми зубьями);
А) нагрузка на зубья;
Б) вертикальные и горизонтальные составляющие нагрузки.


Рис.52. Основная система к ошвкхе неизвестные при изгибе в пяеекветм рани»

 


Рис. 53. Единичные и нагрузочная эпюры изгибающих моментов при из-гибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).
неизвестных усилия в горизонтальном элементе рамы; изгибающий мо-мент Х1 продольную силу Х2 и поперечную силу Х3 (рис ). В общем случае для определения этих неизвестных необходимо решить системы канонических уравнений типа.
(5)
(6)
(7)
Коэффициенты δik представляет собой перемещения основной системы, для определения которых необходимо построить единичные и нагрузочную эпюры М. На рис. представлены эти эпюры.
В силу прямой симметрии эпюр М1 и М2, и косой симметрии эпюры М3; коэффициенты
(8)
Тогда система трех уравнений распадается на систему двух уравне-ний с двумя неизвестными Х1, Х2
(9)
(10)
И одно уравнение с одним неизвестным:
(11)
Oставшиеся здесь коэффициенты найдем по формуле Мора

Путем перемножения эпюр:




Аналогично вычисляем нагрузочные коэффициенты:



Составляем систему канонических уравнений:



Решаем систему первых двух уравнений Гаусса:

Откуда

Из Згр уравнения

Окончательное значение изгибающих моментов в любом сечении можно по-лучить по формуле:
(14)
Для этого сначала умножим единичные эпюры на соответствую-щие значения неизвестных X1 X2 Х3 (рис. ) сложим о нагрузочной эпюрой Мр (рис. ). Окончательная эпюра М приведена на рис.
Эпюру поперечных сил построим во эпюре М , используя теорему Жу-равского. Величины поперечных сил будут:


Рис. 54. Эпюры изгибающих моментов от вычислительных лишних не-известных при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).



Рис. 55. Эпюра изгибающих моментов при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями)
Эпюра поперечных сил Q изображена на рис 56. Продольные силы найдем из условия равновесия узлов рамы:
УЗЕЛ «С»



УЗЕЛ «Д»

УЗЕЛ «Е»




Рис.56. Эпюра поперечных сил при изгибе в плоскости рамы (ре-зание острыми зубьями).


Эпюра продольных сил показана на рис.57. Продольные усилия во всех элементах рамы оказались положительными, т.е. растягивающими.
Приведенные эпюры М, Q, N определены для случая резания грунта острыми зубьями. При резании грунта изношенными зубьями силы, Дей-ствующие на раму, меняют направления на противоположные. Следует изме-нить и знаки эпюр М, Q, N, оставив ординаты прежними.

Рис.57. Эпюра продольных сил при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).

Расчет рамы из плоскости
При загружении рамы силами, направленными перпендикулярно к ее плоскости, деформация будет пространственной. Она характеризуется изгибом рамы из ее плоскости и кручением. На рис.58 показан закон изменения по контуру рамы момента инерции сечений рамы при изгибе из плоскости Jx, и момента инерции при кручений Jy, на основании которого получены соотно-шения моментов инерции между отдельными элементами рамы (рис.59).
Соотношение между нагрузками, соответствующими резанию грунта острыми и тупыми зубьями, различны. Поэтому необходимо рассмотреть эти два расчета отдельно.
А. Резание грунта острыми зубьями.
На раму действуют нагрузки из плоскости: две сосредоточенные силы и два момента в тех же точках (рис. 60). Рама три раза статически неопределима. Сделав разрез на оси симметрии, получим основную систему. Лишними неиз-вестными являются усилия в горизонтальном ригеле: изгибающий из плоскости рамы момент Му, крутящий момент Мк и поперечная сила Qy, действующая из плоскости рамы (рис. 61).
Для определения коэффициентов канонических уравнений построим единич-ные и нагрузочные эпюры Му (рис.62) и Мк (рис.63).
Значения ординат эпюры изгибающих моментов Ми в нагрузочном состоянии будут;


Рис.58 Эпюры моментов инерции сечений рамы вокруг осей Y и моментов инерции сечений при кручении.

Рис. 59. Принятые соотношения моментов инерции сечений вокруг осей Y и моментов инерции сечений при кручении между отдельными элементами ра-мы.


Рис. 60 Схема загружения при изгибе из плоскости рамы (резание Острыми зубья-ми).

Рис. 60 Основная система и лишние неизвестные при изгибе из плоскости рамы.




Рис 62, Единичные и нагрузочная эпюры изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубьями).



Рис.63 Единичная и нагрузочная эпюры крутящих моментов при изгибе на плоско-сти рамы (резание острыми зубьями).
Ординаты эпюры крутящих моментов:

МКЕ =28,5 х 0,879 х Р = 25,06 хР
Мкд =(28,5+33,7) х 0,879 х Р = 54,6 хР
МКА =[(28,5+33,7) х 0,5-34-9,65] хР = -12,55 хР
Формула для определения d1k имеет вид:


В рассматриваемой раме изгибная жесткость стержней EJy значительно пре-вышает жесткость на кручение GJk. Так, например, для горизонтального ригеля от-ношение:
Следовательно, при определении перемещений можно пренебречь изгибными деформациями в сохранить в формуле (14 ) только второй член. Перемножая эпюры крутящих моментов (рис.63) найдем:



Составляем систему канонических уравнений. В связи с симметрией рамы эта система распалась на одно уравнение с одним неизвестным X1 и систему двух уравнений с двумя неизвестными Х2 и Х3:


Из первого уравнения найдем Xi :


Систему двух уравнений решим по Гауссу:
х2 xз Р
46,47 339,4 485
-1 -7,3 -10,43
339,4 18760 14370
-339,4 -2475 -3545
- 16285 10825
- -1 -0,665
Отсюда:

Умножая значения найденных величии X1, X2, X3 на соответствующие еди-ничные эпюры Му и Мk, получаем соответственно эпюры МуХ (рис. 64 ) и МkХ ( рис.65 ).
Окончательные эпюры изгибающих моментов My и крутящих моментов Мk пред-ставлены на рис. 66 и 67.
Б. Резание грунта изношенными зубьями
Схема нагрузки представлена на рис. 68 . При сохранении


Рис. 64 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).

 



Рис. 65 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неиз-вестных при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).


Рис. 66 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (ре-зание острыми зубами).

Рис. 67 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (ре-зание острыми зубами).


Рис. 68 Схема загружения при изгибе из плоскости рамы (резание остры-ми зубами).

прежней основной системы (см. рис.61) единичные коэффициенты системы канонических уравнений также остаются прежними:


Необходимо вычислить нагрузочные коэффициенты. Для этого построим эпюры Мур и Мкр в нагрузочном состоянии (рис.69 и 70) и перемножим из с единичными эпюрами (рис. 62, 63).
Получаем:


Рис.69. Нагрузочная эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоско-сти рамы (резание изношенными зубьями).

Рис.70. Нагрузочная эпюра крутящих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Запишем первое уравнение:
51,92 X1 - 300,9Р = О,
откуда X1 = 5,78 ∙ Р.
Два других уравнения:
46,47Х2 + 339,4Х3 +39 ∙ Р = 0;
и
339,4Х2 + 18760Х3 −11357 ∙ Р = 0.
Решаем по Гауссу:

х2 Хз Р
46,47 339,4 39
-1 -7,3 -0,84
339,4 18760 -11357
-339,4 -2475 -285
- 16285 -11642
- -1 -0,715
Отсюда
Х3 = 0,715 ∙ Р;
Х2 = (-7,3∙0,715 - 0,84)∙Р = -6,06 ∙Р
Умножая значения найденных условий на единичные эпюры, построим эпюры МУХ (рис.71) и МКХ (рис. 72). На рис. 73 и 74 изображены оконча-тельные эпюры Му и Мк




Рис. 71 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неизвест-ных при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).





Рис. 72 Эпюры крутящих моментов от вычисленных лишних Неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).

Рис. 73 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (ре-зание изношенными зубьями

Рис. 74 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (ре-зание изношенными зубьями).
Определение расчетных напряжений в опасных сечениях рамы до третьей теории прочности
Расчетная формула третьей теории прочности:
(15)
здесь и - главные напряжения; [ ] - допускаемое напряжение.
При наличии изгибающих моментов, продольных сил и крутящих момен-тов формулы для главных напряжений запишутся так:

(16)

(17)

Подставляя эти выражения получим:

(18)
где

(19)

£- касательное напряжение, .вызванное крутящим моментом и перерезывающими силами;
U u V - соответственно оси min и max ;
U и V ~ координаты точки» в которых определяются напряжения относительно осей U и V . Напряжения б и вычисляются для той точки сечения» где будет наибольшим.
Формулы для изгибающих моментов относительно главных осей, как было указано выше

Здесь Мmax и Mmin считаются положительными в том случае, если они сжимают положительное направление осей. Поэтому напряжения от изгиба за-писаны со знаком "-".
Касательные напряжения от кручения на длинной стороне сечения (не у самых углов) определяются по формуле

Напряжения от продольных сил N и напряжения от поперечных сил и по-лучаются значительно меньше, чем от Мu и Mv и от Мкр, поэтому их можно не учитывать.
Наименование сечений для правой половины рамы будем обозначать так же, как и для левой, но со знаком "штрих".
Определим расчетные напряжения для сечения А-А (левая половина рамы, рис.48 ).
Из эпюр моментов рис. 55 и 67 при резании острыми зубьями находим:
Мх = 6,6 х Р;
Му =24,92 х Р;
Мкр=5,57 х Р;

Полагая для удобства записи Р = 1т =1000 кг= 10 кН получим:

Нормальные напряжения в точке 1 и 2 (рис. 47 ) соответственно будут равны:

Касательные напряжения от кручения на длинной стороне

Расчетное напряжение вблизи точки 1 с некоторым запасом

При резании тупыми зубьями в этом же сечении:

Усилия получились значительно меньше, чем при резании острыми зубья-ми, поэтому напряжения определять нет необходимости.
Сечение А'-А' (правая часть рамы). Резание острыми зубьям:

В точке 1 (рис.47)

Максимальное касательное напряжение от кручения:

Расчетное напряжение возле точки 1:

В точке 3 (рис.47) соответственно:

Рассмотрим сечение Б - Б (правая часть рамы). Резание острыми зубьями:

Для точки, соответствующей точке 3 (рис. 47 ), получим:

Сечение Г - Г (левая половина рамы). Резание острыми зубьями:
Mx=6580 кг*см;
Му=64650 кг*см.
Мкр=30550 кг*см,
Мmin=-5850 кг*см,
Mmax=66400 кг*см.
Для точки, соответствующей точке I (рис. 47 ), получим
(Левее точки 1);
(в запас прочности),

Сечение Е - Е (левая половина раны).
Резание острыми зубьями:
Мmin=Mx=-11710 кг*см,
Мmax=My=134630 кг*см,
Мкр=49270 кг*см.
В угловой точке прямоугольного сечения Е-Е с размерами сторон 2 х 30 см по-дучим

 

Наибольшие касательные напряжения от кручения:

С некоторым запасом прочности

ОСНОВЫ РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АРОЧНОГО КОЗЫРЬКА И ЗУБЬЕВ КОВША РАЗДЕЛЬНОГО РЕЗАНИЯ
В УкрНИИпроекте разработана конструкция ковшей (1) для экскавации плотных, вязких и крупнотрещиноватых пород. С целью снижения динамики рабочего процесса и уменьшения кусковатости экскавируемых пород ковши имеют косой козырёк арочного профиля, оснащенный шестью зубьями. На каж-дой стороне ковша режущие кромки зубьев параллельны друг другу и образуют с плоскостью симметрии ковша угол α, который может быть выбран в зависимо-сти от типа грунта в пределах 55-75. Для обеспечения параллельности кромок зубья выполняются так, сто их режущая часть повёрнута относительно хвосто-вой части вокруг продольной оси зуба. При установке на арочном козырьке зу-бья имеют различные углы скручивания в зависимости от места установки. Кон-структивно они могут быть составными или выполненными в виде цельной от-ливки.
Поскольку зубья установлены на косом козырьке, при срезании стружки они отстают один от другого. При этом в связи с принятой ориентацией режущих кромок каждым зубом в грунте создается автономное напряженное состояние, которое приводит к отделению элемента стружки перед каждым зубом (рис. \\] Отделение элементов /, // и /// происходит последовательно, так как каждый зуб козырька, проходя в грунте, обнажает поверхность для среза эле-мента стружки другим зубом. Таким образом, при работе ковша происходит раздельное резание стружки, приводящее к эффективному дробле¬нию породы и, как следствие, к стабилизации рабочего процесса.
Исходя из условия обеспечения минималь¬ной энергоемкости резания, це-лесообразно се¬чение стружки распределять между режущими зубьями так, что-бы форма сечения перед каж¬дым зубом при среднем положении ковша по дуге резания максимально приближалась к ром¬бовидной. Иначе говоря, целесооб-разно ра¬циональный режим резания, рекомендуемый Ю. А. Ветровым и примененный им впервые на двухзубых ковшах [2, 3], перенести на три по-следовательно режущих зуба ковша.

Рис. Схема расстановки зубьев и сечение стружки.
Наибольший эффект от применения предложенных ковшей с целью огра-ниче¬ния кусковатости и стабилизации нагрузки может быть получен при опти-мальном сочетании параметров зубьев, расстояния между ними, формы и пара-метров профиля козырька, угла скоса козырька (или отставания зубьев на одном козырь¬ке друг от друга по дуге резания) в зависимости от физико-механических свойств и кливажа разрабатываемых пород. Установить такие сочетания пред-ставляется возможным лишь в результате широких экспериментальных иссле-дований.
Однако общие зависимости для определения конструктивных параметров козырька и его режущих элементов могут быть получены теоретически.

Рис.2 Основные типы зубьев, устанавливаемых на ковшах роторных экс-каваторов.
Анализ конструкций зубьев, применяющихся на роторных ковшах, пока-зывает, что наибольшее распространение получили зубья двух типов (рис. 2): с передней режущей гранью, выполненной под углом к хвостовой части (А≠ 0), и с перед¬ней гранью, лежащей в одной плоскости с плоскостью хвостовика (^ А — 0). Разработанные в последнее вре¬мя на Ново-Краматорском и Донец¬ком им. 15-летия ЛКСМУ машино¬строительных заводах достаточно на¬дежные крепления зубьев отмеченных типов позволяют использовать такие конструк-ции зубьев в качестве осно¬вы для установления теоретических зависимостей.




Рис.3 Расчётные схемы для определения конструктивных параметров козырька (А=0) (а) и козырька и зубьев (б).

На рис. 3, а показан элемент арки козырька, рассеченный плоскостью Н, перпендикулярной к внутренней цилиндрической поверхности аАb. При этом плоскость H составляет с осевой плоскостью ковша угол η. Плоскость W являет-ся касательной к цилиндрической поверхности аАЬ по линии пересечения этой поверхности с плоскостью H. Угол отклонения σ оси зуба от следа PC на отогну-той поверхности козырька характеризует ориентацию зуба на козырьке, а углы v и б — величину отгиба и задний угол отогнутой части козырька. Очевидно, угол о так же, как и углы v и б, зависит от угла отклонения η секущей плоскости Н и угла подъема β линии перегиба козырька.

Учитывая, что в плоскости М, параллельной осевой плоскости ковша, угол подъема линии перегиба равен Qi, легко показать, что угол β также является функцией угла η.
Из рисунка 3 следует, что

Где

Расчеты показывают, что при незначительной погрешности в сторону уве-ли¬чения действительного угла резания боковых верхних зубьев, можно принять
.

 

Тогда
Таким образом, углы v, б и а для данного козырька зависят только от угла η. Примем вначале для расчетов конструкцию зуба с А = О (см. рис. 2) Если хво-стовая часть такого зуба лежит своей плоскостью на отогнутой поверхности ко-зырька (см. рис. 3) независимо от места установки зуба, то наряду с изменением углов v, б и а по периметру козырька в зависимости от η изменяется и угол по-ворота режущей части зуба вокруг его продольной оси относительно хвостовой части. Обозначим этот угол через λ.
Следовательно, для правильного конструирования режущей части ковша при арочном козырьке, оснащенным зубьями с одинаковой ориентацией их режу-щей части относительно траектории резания, необходимо установить зависимос-ти v (η), б (η), а (η) и X (η). С этой целью воспользуемся рис. 3, б, на котором по аналогии с рис. 3, а введены следующие обозначения; РВ — ось зуба; ACPL — элемент плоскости Н; РВК — элемент плоскости резания; РК — касательная к траектории резания; PL — касательная к окружности резания; BAEFL — эле¬мент радиальной плоскости ротора, которая в плоскости вращения ротора со¬ставляет угол 0/ с плоскостью скоса козырька (см. рис. 3, a); BF —линия, парал¬лельная оси ковша в радиальной плоскости ротора; ВС — касательная к линии перегиба козырька в точке С; РВС ~— элемент отогнутой поверхности козырька, спрям-ленный в плоскость; KTNS — элемент плоскости, перпендикулярной оси РВ; е — кинематический угол резания (угол отклонения вектора абсолютной скорости движения ковша от вектора окружной скорости); ф — угол резания; 7 — задний угол резания; а — угол поворота зуба в радиальной плоскости в сто¬рону поворо-та роторной стрелы (α = 90" — α1 , см. рис. 1); ψ, χ, μ, ρ, ω, ω,τ— вспомогатель-ные углы. ' "
В расчетах будем считать заданными углы ψ, χ, μ, ρ, ω, ω,τ и е. При этом β опре¬деляется по формуле (2), a e — по известной зависимости

 

где vп—линейная скорость поворота на конце стрелы, м!сек;
vок—линейная скорость вращения ротора, м/сек.
Таким образом, искомые значения углов v, δ, σ и λ в зависимости от η мо-гут быть установлены расчетом.
Для конструирования козырька, кроме параметров v, δ, σ и λ , необходимо знать длину образующей отогнутой поверхности козырька (см. линию PC на рис. 3, а, б) в зависимости от угла η. При ее определении будем исходить из усло¬вия параллельности кромки козырька и линии перегиба, которое может быть за-писано в виде А* = const.
Очевидно, величину А* нужно выбирать по условию надежного закрепле-ния зубьев на отогнутой поверхности козырька, которое определяется длиной хвосто¬вой части зуба l3 (см. рис. 3, а, б).

На основании рис. 3, а можно установить зависимость
L=A*Δ
Таким образом, определение конструктивных параметров арочноо козырь-ка оснащенного зубьями при А=0 надо производить в следующей последова-тельности: задаются величинами v, δ, σ и λ и определяют А*.
При оснащении козырька зубьями, конструкция которых характеризуется неравенством нулю угла А (см. рис. 2). для определения параметров козырька также может быть использована расчетная схема (см. рис. 3, б). Получае-мые счетные зависимости имеют вид, идентичный с установленными выше для случая оснащения козырька зубьями с коническим хвостовиком при угле А≠0 между осью хвостовика и передней гранью.
Задний угол козырька δ для рассматриваемого случая целесообразно вы-полнять равным v, а заточку козырька производить с внутренней стороны между зубьями. Разворот режущей части зубьев относительно хвостовиков в рассмат-риваемой конструкции козырька не производится, и угол λ = 0.
Таким образом, предложенная расчетная схема (рис. 3, б) является универ-сальной, так как может быть использована при расчете параметров любого ко-зырь¬ка с зубьями, если известна зависимость
2.3. Расчет стрелы ротора.
Расчетная схема:

Q = 2 kH
Fg =50 kH
q =10 kH

F=Fg∙k = 2∙50= 100 kH
k − запас прочности

Допускаемое напряжение:

, где
m1 = 0,8 - учитывает условия работы;
m2 = 0,9 - учитывает погрешность расчета;
m3 = 0,3 / 0,2 - учитывает ответственности конструкции


где σу − предел текучести
n − запас прочности по СНИП = 5

 

рис1. рис2.

− условие прочности.
Поскольку на стрелу будет действовать крутящий момент Т от двигателя и от редуктора, равный:
Т = F ∙ В = 50 кН ∙ 0,5 = 25 кН
то касательное напряжение τ будет равно:

Тогда эквивалентное напряжение по гипотезе касательного напряжения
будет равно:



где А* − площадь заштрихованной фигуры;
D − диаметр;
δ − толщина.




Mmax = 87 кН
T= 25 кН


Для того, чтобы выполнялось условие прочности необходимо, диаметр трубы был не менее 630 мм.
2.2.4. Расчет усилия резания
Усилие резания определяется по формуле:

где i − порядковый номер ковша;
Fi - соответствующая площадь, срезаемая i-м ковшом.
Fcp = So ∙b ∙sinβ ∙cosφ
F1 = 128 см2
F2 = 96,9 см2
F3 = 17,1 см2
∑Fi = 242,25 см2
P = 14 кН или 1400 кг
Окружное усилие резания:
Рокр =Ррез +Рразгр +Рзапол +Рбок
Ррез − усилие резания;
Рразгр − усилие разгрузки = 0,06 Ррез = 0,06 ∙14 = 840 Н
Рзапол − усилие заполнения ковшей = 0
Рбок − боковое усилие резания
Рбок = 0,3 Ррез = 0,13 ∙ 14 = 4,2 КН
Рокруж = Ррез + Рзап + Рбок = 14 + 4,2 + 0,84 = 19,04 кН

2.3. Ходовая часть
Тип хода - гусеничный, гусениц - две. Ходовая часть экскаватора состоит из рамы с опорно-поворотным устройством и ходового механизма с приводами.
2.3.1. Ходовой механизм с приводами
Ходовая тележка включает две продольные балки с опорными катками (по пять катков с каждой стороны), левую и правую приводные звездочки 8, натяж-ные катки 9, поддерживающие катки 10, гусеничные цепи 11, механизмы натя-жения гусеничных цепей и приводы.
Два параллельных ряда шарнирно соединенных между собой траков гусе-ничной цепи образуют дорожки качения опорных катков. Одновременно с помощью приводной звездочки гусеничная цепь передает тяговое усилие. Опор-ные и поддерживающие катки на бронзовых втулка вращаются на неподвижных осях, закрепленных на балке. Натяжение катки на бронзовых втулка посажены на хвостовиках общей оси, которая может перемещаться по направляющим балкам.
Приводные звездочки посажены на ведущих полуосях. После натяжения гусеничной цепи ось фиксируется распорной трубой и набором прокладок отно-сительно специального упора, расположенного внутри балки.
В целя повышения маневренности машины каждая ветвь гусеничной цепи снаб-жена отдельным приводом.
Каждый привод цепи включает редуктор типа РМ-650, с приводным элек-тродвигателем 13 (марки 4А250М4УЗ, мощностью - 90 кВт) и две зубчатые пары 15, 16 (выходная пара сдвоенная). Электродвигатель, тормоз и зубчатые пары закрываются кожухами. Электродвигатель с редуктором соединяются посредст-вом кулачковой муфты. В приводе применен тормоз ТКТ-300.
Общее передаточное число трансмиссии гусеничного привода со-ставляет 362,25.
2.3.2. Тяговый расчет механизма передвижения экскаватора
Условие передвижения экскаватора:

где Тс max − максимальная сила тяги
Wn − сопротивление передвижению

где G − сила тяжести = 150т =1500 кН
Vx = 5 м /мин - скорость экскаватора = 0,08 м/с
tр = 4с, время разгона

Wпод - сопротивление подъему
Wn =G ∙sin α
где α = 5° −угол подъема

Wk − сопротивление качению по грунту

где к = 1,5 − коэффициент конструкции гусеницы
п = 2 − число гусениц;
b = 1 м −ширина гусеницы
L = 3,5 − длина гусеницы
Рф − фактическое давление на грунт

h − глубина продавливания грунта гусеницами

Ро − коэффициент сопротивления грунта =1,3
D = 0,96 м − диаметр колеса




Тяговое условие выполняется.
Максимальная мощность привода хода:

Для обеспечения мощности выбираем 2 двигателя марки 4А250М4УЗ
Р = 90 кВт
n = 1000 об/мин

 


2.4. Пересчет мощностных характеристик привода роторного колеса, поворота платформы, приемного и отвального конвейеров
2.4.1. Мощность привода роторного колеса

где γ − плотность грунта в ковше = 1,78 т/м
nk = число ковшей = 8;
Рок = окружное усилие = 19,05 кН
Vk =1,5 м/с окружная скорость ротора
q = емкость ковша = 0,13 м3
Выбираем двигатель марки 4А250М4УЗ
Р = 90 кВт
n = 1000 об/мин
2.4.2. Мощность привода поворота платформы
Мбок − боковой момент

Рб − 0,3 Ррез = 4,2 кН
Lб − 12,2 длина стрелы ротора
r = 1,5 − радиус ротора
f = 0,5 − эксцентриситет


Выбираем двигатель марки 4А250М4УЗ
Р = 90 кВт
n = 1000 об/мин
2.4.3. Мощность привода приемного и отвального конвейеров (cм. расчет отвального конвейера)
P1 = 22 кВт; Р2 = 22 кВт
2.4.4 Суммарная установочная мощность
∑P = P1 + P2+ Р3+ Р4+ Р5= 90 + 90 + 90+90 + 44 = 404 кВт

2.5.Расчет ленточного конвейера отвального транспортера
Транспортируемый груз − огнеупорное сырье.
Требуемая производительность конвейера − 315 м3/ч = 630 т/ч
Длина конвейера − 14 м.
Крупность частиц груза − а= 160мм.
Угол наклона конвейера − 20°.
Насыпная плотность − 2 т/м3
Угол внутреннего трения φ =40°
Угол наклона боковых роликов ασ =30°
Скорость движения ленты − 3м/с.

2.5.1.Определение ширины ленты


Проверяем ленту по гранулометрическому составу для рядовых грузов, получаем:

В соответствии со стандартом, лента должна иметь ширину 800 мм, так как меньшее значение приведен к перегрузке ленты. Выбираем В=1000 мм. Су-щественное увеличение ширины ленты по сравнению с первоначальной расчет-ной требует пересчета скорости:

Снижение скорости благоприятно повлияет на увеличение срока службы ленты.

2.5.2. Определение параметров роликовых опор
Шаг роликовых опор выбран постоянным: для верхней ветви Lр= 1,3 м, для нижней Lp1 = 3 м. Для обеих ветвей принимаем ролики среднего типа Др =133 мм.
Массы вращающихся частей трехроликовых mp и однороликовой mp`:

2.5.3. Расчет распределенных масс
Распределенные массы транспортируемого груза:

Вращающихся частей опор верхней ветви:

Вращающихся частей опор нижней ветви:

2.5.4. Толщина ленты
Определение по формуле:

где δ1 = 6 мм - толщина рабочей обкладки (см.стр.96[3]).
δ2 = 2 мм - толщина перерабатывающей обкладки.
δП = 1,1 мм - толщина прокладки с резиновой прослойкой из полиамидных нитей (см.табл.2,1[3]).
IН = 5 — число прокладок (взято максимально возможное значение из ре-комендуемого ряда (стр.95 [3])).
Распределенная масса ленты:

2.5.5. Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивления дви-жению ленты
При эксплуатации в средних условиях коэффициенты сопротивления на рядовых роликовых опорах (табл.2.4 [1]): для верхней ветви Wp =0,025, для нижней Wx =0,022. Соответственно на натяжном барабане с углом поворота 180° Wпз =0,06.
Сила сопротивления в пункте загрузки:

где fл=0,63, fб=0,5 коэффициенты внешнего трения груза по резиновой ленте и по стальным бортам.
V1 — проекция составляющей средней скорости струн материала на направлении ленты.
КБ — коэффициент бокового давления груза на бортовые направляющие.
Коэффициент бокового давления определяют по формуле:

2.5.6. Определение точек с наименьшим натяжением ленты
Необходимость этого определения связана с характером настоящего рас-чета (проектного), предусматривающего выявление значения тягового коэффи-циента Еφ1 и схемы привода.


Наименьшее натяжение ленты может быть только в точка 1 и 5

При выполнении условия ограничения стрелы провеса для нижней ветви:

Натяжение S4 является наибольшим, необходимым для определения числа прокладок РТКЛ.


где Сп = 9 − коэффициент запаса прочности
Кр = 100 Н/мин — предел прочности для ткани из комбинированных нитей ТА-100 с толщиной прокладки Бп = 1,1мм
Запас прочности ленты:

2.5.7. Определение тягового коэффициента мощности двигателя


При m =0,4 и где L - угол обхвата где L угол обхвата приводного барабана.
Необходимая мощность привода:

где К3=1,1 − коэффициент запаса мощности
γо =0,3 − КПД передач привода, γб =0,94 - КПД барабана.
Принимаем электродвигатель серии 4А - 4А 600М4УЗ, номинальная мощ-ность - 22 кВт, число оборотов - 1000 об/мин.

 

 

2.6.Конструкция кабины
Основное назначение кабины для членов экипажа роторного экскаватора - защита людей от внешней Среды и создание для членов экипажа микроклимата, благоприятного для работы, под внешней средой подразумевается температура воздуха, отличающаяся от нормальной для человека (18-22 С), ветер, осадки, пыль.
Лучше всего отвечают основным требованиям кабины, полностью изоли-рованные от внешней Среды, с аппаратурой для создания микроклимата (конди-ционерами) и с надлежащей звуко- и виброизоляцией. Разумеется, создание та-ких кабин обусловлено повышенными экономическими расходами и созданием специального оборудования. Заимствование кабин у других машин, например, автомобилей или тракторов, не дает ожидаемого эффекта, так как работа экипажа экскаватора отличается своей спецификой. Внешние очертания кабины обу-словлены использованием максимальных удобств, экономии материала и компо-зиции конструкции.
Создание микроклимата в кабине при минимальных энергетических и эко-номически затратах достигается:
1. Эффективной виброизоляцией кабины от металлоконструкций при помощи резиновых амортизаторов.
2. Эффективной тепло и звукоизоляцией стен кабины с применением вспе-ненного полистирола (пенопласт, поропласта) или синтетического волокна.
3. Эффективной защитой от солнечны лучей при помощи козырьков-навесов над окнами кабины и двойной крыши с вентиляцией.
4. Системой принудительной и естественной вентиляции кабины.
5. Системой обогрева электрическими излучателями.
Создание внутри кабины микроклимата, не допускающего сквозняков, пре-дусматривающего вентиляцию в летнее и обогрев в зимнее время, достигается путем соответствующего исполнения стен, двери, крыши и пола. Внешние габа-риты и очертания помещения кабины обуславливаются размерами свободного пространства, имеющегося на экскаваторе. Учитывая необходимость создания для машиниста экскаватора условий, позволяющих ему максимально сосредото-читься и исключающих присутствие посторонних лиц, которые могут отвлекать его в процессе работы, рабочее помещение кабины разделено на две части:
- одноместная кабина управления 1 для машиниста экскаватора (кабина машиниста), в которой расположены панель управления 3 и сидение машиниста 4, панель 5 вспомогательных приборов, которые не используются при непосред-ственном управлении работой экскаватора, расположена сзади машиниста;
- вспомогательная кабина 6, в которой расположены вспомогательный агре-гаты и приборы, а также могут находиться другие члены экипажа.
Кабина машиниста 1 расположена на вспомогательной кабине 2 , которая, с целью виброизоляции от металлоконструкции экскаватора, крепится на резино-вых амортизаторах 3.

Конструкция нижней кабины приспособлена для вспомогательного об-служивания машины. Здесь располагается установка наддува кабин и фильтром 4 и обогревателем 5, печь для разогрева обедов, шкафы для рабочей одежды, стол для приема пищи, слесарный верстак и ящики для инструментов. При необходимости здесь же устанавливается второй пульт управления экскаватором для стажировки машинистов, стенд для ведения исследовательских работ.
Стены кабин выполнены двойными с улучшенной отражательной способ-ностью снаружи. Крыша выполнена двойной, полой, с большим напуском со всех сторон для защиты внутрикабинного пространства от солнечных лучей, двойная крыша способствует удержанию тепла в зимнее время. В летнее время открываются люки, чем создается конвенционный поток воздуха, охлаждающий крышу.
Двери выполняются задвижными, с целью экономии площади на экскава-торе. Дверь должна обладать минимальной массой и управляться электроприво-дом с возможностью ручного управления. Это вызвано тем, что при разворотах или переездах не исключены наклоны экскаватора, затрудняющие открывать или закрывать массивную дверь.
Переднее стекло должно иметь наклон верхней части вперед, благодаря чему оно меньше будет подвержено загрязнению от пыли и осадков. Стекла окон уплотнены с помощью резины, что исключает создание сквозняков.
Важное значение в создании оптимальны санитарно-гигиенических условий труда имеют чистота, хорошая освещенность, правильный воздухообмен и температурно-влажностной режим, допустимые уровни шумов и вибраций.
2.7.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Электрооборудование экскаватора ЭР - 315
Экскаватор Эр-315 получает питание от передвижной трансформаторной подстанции с трехфазным напряжением 380 В, которое по кабелю подается через центровую цапфу непосредственно в распределительное устройство 0,4 кВт на вводе зажимы общего автоматического выключателя на 600А.
С этих же зажимов получают питание сварочный трансформатор, транс-форматор общего освещения и трансформатор котельного освещения. Сюда же подключается вольтметр контроля напряжения со шкалой 0 - 460В и автомат це-пи управления.
Расположение электрооборудования.
Аппараты управления приводами экскаватора скомплектованы на четырех панелях, которые установлены по продольной оси кабины электрооборудования с целью двустороннего обслуживания. Здесь же, у торцевой стенки кабины, раз-мещены сопротивления 2-х двигателей хода и трансформатор освещения.

Электропривод роторного колеса и конвейеров.
Для привода роторного колеса применен короткозамкнутый двигатель типа МА-36-72-6, 90 кВт, 1000 об/мин, имеющий жесткую механическую характе-ристику. Выбор двигателя серии МА оправдан повышенной влажностью или за-пыленностью среды, в которой работает экскаватор круглый год.
Отвальный и приемный конвейеры оборудованы двигателями 4А250М4УЗ, 22 кВт, 1000 об/мин. Защищенного исполнения с самовентиляцией.
Блокировка от завалов грунтом перегрузочных мест осуще-ствляется пуском конвейеров последовательно навстречу грузопотоку (вначале отвальный конвейер, а затем приемный и роторное колесо).
Исходное положение схемы:
Автоматы 2А, 5А и 6А включены, на клеммы 3-4 цепи управления подано напряжение. Переключатель ЗУП находится во втором положении. При нажатии на кнопку «ПУСК» (ЗК) включается контактор О, происходит запуск отвального конвейера. Блок контактами (6-4) он подготавливает цепь для включения кон-тактора премного конвейера, последний включается кнопкой 4К и в свою оче-редь блок-контактами (7-6) создает цепь контактора Р привода ротора. Послед-ний запускается кнопкой 5К, и транспортная линия экскаватора готова к приему грунта. Остановка всей линии осуществляется общей кнопкой «СТОП» (2К).
На случай ремонта, опробования или наладки в схеме предусмотрено сня-тие блокировки универсальным переключателем ЗУП, установленным на пульте управления. Максимальная и тепловая защита двигателей осуществлена комби-нированным расцепителем, встроенным в автоматические выключатели.

Электропривод хода экскаватора.
Гусеничный ходовой механизм экскаватора оборудован двумя асинхрон-ными двигателями 4А250М4УЗ мощностью 90 кВТ, 1000 об/мин, служащим для независимого привода левой и правой гусениц.
Выбор направления движения осуществляется двумя универсальными пе-реключателями 1УП, 2УП, которые коммутируют цепи катушек статорных кон-такторов 1ВХ; 1НХ; 2ВХ; 2НХ. Запуск двигателей двухступенчатый, с помощью педального командоаппарата 1КА в функции времени. Выдержка времени соз-дается машинистом в зависимости от условий проходимости в забое.
Индивидуальный привод каждой гусеницы обеспечивает высокую' манев-ренность машины, необходимую при селективной выемке. Остановка экскавато-ра осуществляется отпусканием педали командоаппарата 1КА, которая возвра-щается в нулевой положение и разрывает цепь катушек статорных и роторных контакторов, после чего включаются тормоза IT и 2Т. Педальный командоаппа-рат удобен в работе и позволяет перемещаться с различными скоростями, что особенно важно при установочных операциях. Защита двигателей осуществлена автоматическими выключателями.

Что представляют собой электродвигатели серии 4А?
С 1972 г. началось производство асинхронных коротко замкнутых электро-двигателей серии 4А общепромышленного назначения. Мощность их от 0, 12 до 400 кВт при высоте оси вращения от 50 до 355 мм. Эти электродвигатели по сравнению с двигателями серии А2 и А02 имеют следующие преимущества: меньшую массу (в среднем на 18%), большую компактность, большие пусковые моменты, повышенную надежность, меньший уровень шума и вибраций.
По степени защиты от воздействия окружающей среды двигатели выпускаются в двух вариантах:
1) закрытые обдуваемые (обозначение IP44). Воздух для охлаждения корпуса двигателя подается вентилятором. Электродвигатели с высотой оси вращения 280 — 355 мм имеют дополнительную вентиляцию;
2) защищенные от капель, падающих под углом 60° к вертикали (обозначение IP23). Вовнутрь электродвигателя не могут попасть посторонние тела диаметром 12, 5 мм и более. Станина и щиты электродвигателей с высотами оси вращения 50 — 63 мм сделаны из алюминия; с высотами 71 — 100— станина из алюминия, а щиты из чугуна; с высотами 112 — 355 мм станина и щиты изготовлены из чугуна. Коробка выводов для двигателей с высотами оси вращения 56 — 250 мм располагается сверху станины, с высотами 280 — 355 мм — сбоку станины. Валы и подшипники рассчитаны на применение клиноременной и зубчатой пе-редач.
Технические данные электродвигателей серии 4А общепромышленного на-значения приведены в таблице 6.
Начат также серийный выпуск двигателей серии 4А сельскохозяйственного назначения мощностью от 7,5 до 30 кВт. Они имеют ту же шкалу мощности, что и электродвигатели общего применения. Синхронная частота вращения этих двигателей 3000, 1500 и 1000 об/мин.
Электродвигатели сельскохозяйственного назначения имеют повышенный пусковой момент, что

Двигатели асинхронные 4A

Предназначены для режима работы от сети пере-менного тока частотой 50 Hz и качестве привода различных механизмов.
Используются в народном хозяйстве

 

 

Проверка выбора электродвигателей приводов механизмов передвижения и по-ворота по обеспечению запаса по сцеплению и максимальному ускорению.
У механизма передвижения Электродвигатель марки 4А250М4У3.
Максимальная мощность привода хода:

Для обеспечения мощности выбираем 2 двигателя марки 4А250М4УЗ
Р = 90 кВт
n = 1000 об/мин
Электропривод механизмов передвижения необходимо проверить по запасу сцепления при пуске и торможении для наиболее неблагоприятных условий ра-боты. При этом должны удовлетворяться следующее условие:

Ксцеп = (Fприв(µ0+fmin))/(Wn+FД)>1.1÷1.2

Fприв=0,08 МПа-давление на грунт,
µ0 = 1,0 – коэффициент сцепления колеса с гусеницей.
fmin = 0
Wn= 40,6кН - сопротивление передвижению.
Ксцеп =(0.08(1+0))/40.6=1.97

Ксцеп =1.97>1.2 условие выполняется.


Мощность привода поворота платформы
Мбок − боковой момент

Рб − 0,3 Ррез = 4,2 кН
Lб − 12,2 длина стрелы ротора
r = 1,5 − радиус ротора
f = 0,5 − эксцентриситет


Выбираем двигатель марки 4А250М4УЗ
Р = 90 кВт
n = 1000 об/мин

Привод приемного и отвального конвейеров.

Необходимая мощность привода:

где К3=1,1 − коэффициент запаса мощности
γо =0,3 − КПД передач привода, γб =0,94 - КПД барабана.
Принимаем электродвигатель серии 4А - 4А 600М4УЗ, номинальная мощ-ность - 22 кВт, число оборотов - 1000 об/мин.
Ксцеп = (Fприв(µ0+fmin))/(Wn+FД)>1.1÷1.2


Ксцеп = 193(0.8+0.87)/0.06=


Проверка по перегреву.

По условиям тепловой нагрузки время пуска короткозамкнутых двигателей не должно превышать 3с.


Рр=[(G+Qn)*Vном/(103Кn*ŋмех*γn)]*[(α'*Vном/3)+m)]

Для механизмов передвижения экскаваторов m=0, т.к. он взрывобезопасен.

Проводим проверку выбранного двигателя по потерям в роторе путем опреде-ления допустимого числа включений.

 


Адоп,р Аст,р и Ад,р –потери в роторе двигателя допустимые, статические и ди-намические.

Мном/Мпуск =1.2/2=0.6

Условие нагрева:

 

 

 


Кз=1.15-1.25
εрб=0.05
Кэкв=0.8
εр=0.6
Кд=4
Ко=0.57
Кр-1-1.2(εп-εр)=0.8
Трехфазный электродвигатель в однофазной сети
В радиолюбительской практике очень часто возникает необходимость в ис-пользовании трехфазных электродвигателей для различных целей. Однако для их питания совсем не обязательно наличие трехфазной сети. Наиболее эффективный способ пуска электродвигателя - это подключение третьей об-мотки через фазосдвигающий конденсатор.
Чтобы двигатель с конденсаторным пуском работал нормально, емкость кон-денсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку это условие трудновыполнимо, на практике управляют двигателем двухступенча-то. Включают двигатель с расчетной (пусковой) емкостью, оставляя рабочую. Пусковой конденсатор отключают вручную переключателем В2.
Рабочая емкость конденсатора (в микрофарадах) для трехфазного двигателя определяется по формуле
Cp=28001/U,
если обмотки соединены по схеме "звезда" (рис.1),
или Ср=48001/U,
если обмотки соединены по схеме "треугольник" (рис.2).

При известной мощности электродвигателя ток (в амперах) можно определить из выражения:
I=P/1,73 U?cos?,

Где Р- мощность двигателя, указанная в паспорте (на щитке) , Вт;
U ≈ напряжение сети, В; cos? ≈ коэффициент мощности; ? ≈КПД.
Конденсатор пусковой Сп должен быть в 1,5 ≈ 2 раза больше рабочего Ср.
Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряже-ния сети, а конденсатор ≈ обязательно бумажным, например, типа МБГО, МБГП и др.
Для электродвигателя с конденсаторным пуском существует очень простая схема реверсирования. При переключении переключателя В1 двигатель меня-ет направление вращения. Эксплуатация двигателей с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе электродвигателя вхолостую по обмотке, питаемой через конденсатор, протекает ток на 20 -40% больше номинального. Поэтому при работе двигателя с. нагрузкой необходимо соот-ветственно уменьшить рабочую емкость.
При перегрузке двигатель может остановиться, тогда для его запуска необхо-димо снова включить пусковой конденсатор.
Необходимо знать, что при таком включении мощность, развиваемая элек-тродвигателем, составляет 50% от номинального значения.
В однофазную сеть могут быть включены любые трехфазные электродвига-тели. Но одни из них в однофазной сети работают плохо, например, двигатели с двойной клеткой короткозамкнутого ротора серии МА, а другие при пра-вильном выборе схемы включения и параметров конденсаторов ≈ хорошо (асинхронные электродвигатели серий А, АО, АО2, Д, АОЛ, АПН, УАД).

2.8.Защита тяжело нагруженных механизмов от перегрузки с различным регу-лированием скорости
В реальных условиях эксплуатации роторных экскаваторов возникают пе-регрузки элементов привода и металлических конструкций. Обследования ро-торных экскаваторов, проведенные авторами в эксплуатационных условиях по-казывают, что существующие защитные устройства привода роторного колеса от перегрузок не обеспечивают надежной защиты от максимальных и аварийных нагрузок.
Рассматриваемый возможный вариант устройства с защитой от перегрузок и частичным регулированием скорости рабочего органа состоит из основного электродвигателя 1 (рис. 1), соединённого с солнечной шестерней плане-тарной муфты (или дифференциала) 2, эпицикл которой через зубчатые колёса с передаточным отношением i=15-20 соединяется со вспомогательным (тор-мозным) электродвигателем 3, работающим в режиме электродинамического торможения, а для систем с зазорами также и в двигательном режиме, в период пуска привода. Водило планетарной муфты соединяется с рабочим орга-ном.
При включении в работу главного электродвигателя на эпицикле плане-тарной муфты возникает реактивный момент, удерживаемый вспомогательным тор¬мозным электродвигателем. При превышении допустимого сопротивления на рабо¬чем органе вспомогательный электродвигатель «опрокидывается». Проис-ходит сня¬тие удерживающего момента с эпицикла и последующее отключение основного электродвигателя датчиками скорости или тахогенераторами, что предохраняет вспомогательный электродвигатель от разгона. В системах с зазо-ром целесообразно включать главный электродвигатель с некоторым запаздыва-нием по отношению к вспомогательному, включаемому в подобных случаях в двигательном режиме работы. Это позволяет разогнать ротор главного электро-двигателя до скорости 10-100 об/мин. С последующим выбиранием зазора при переводе вспомогательного двигателя на электродинамическое торможение, по-сле чего производят запуск основного электродвигателя. В качестве тормозного, выполняющего лишь защитные функции, выбирается короткозамкнутый элек-тродвигатель, мощность которого составляет 2-5% от мощности основного дви-гателя. Величина предельного момента тормозного электродвигателя регулиру-ется одним из известных в литературе методом (возбуждением постоянным то-ком в цепи статора).
Устанавливаемый в качестве вспомогательного (тормозного) электродви-гателя 3 электродвигатель с фазным ротором, выполняя роль защитного устрой-ства (необходимый удерживающий момент создаётся постоянным током в цепи статора), в результате изменения скольжения (в цепь ротора вспомогательного двигателя вводят дополнительное сопротивление) позволяет регулировать ско-рость рабочего органа. В этих случаях мощность вспомогательного (тормозно-го) электродвигателя составляет 10—12% от мощности основного. В каче-стве основного применяют синхронный электродвигатель.
Теоретически изучалась работа защитного устройства (при различных ве-личинах динамических моментов инерции0 при стопорении, осуществляемом изменением нагрузки Мс, влияние на ускорение в период пуска основного электродвигателя различных механических характеристик вспомогательного (тормозного) двигателя в режиме его электродинамического торможения (блоками нелинейности) и демпфирующая способность вспомогательного элек-тродвигателя при различной жёсткости механической характеристики основного. Блок сравнения машины в период пуска основного электродвигателя производил кратное его пусковому мо¬менту увеличение тормозного момента вспомо-гательного электродвигателя. Осцил¬лограммы некоторых режимов работы пока-заны на рис. 2.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Рас-сматриваемое устройство надежно защищает машину от перегрузок. Точность срабатывания не ниже, чем у электрических синхронных и асинхронных муфт (погрешность менее 10%). Устройство обеспечивает управление главным элек-тродвигателем при помощи вспомогательного малой мощности. Крутизна тор-мозной характеристики вспомогательного тормозного электродвигателя в период пуска основного существенно влияет на ускорение привода и, тем самым, на перегрузки в связях λ и λ1. При наибольшем введенном в цепь ротора вспомога-тельного элект¬родвигателя сопротивлении при запуске происходит снижение нагрузки в элемен¬тах привода в два-три раза по сравнению с запуском при не-подвижно закрепленное эпицикле. Вспомогательный электродвигатель позволяет регулировать (на сни¬жение) скорость рабочего органа в пределах 0—35%, осуществлять предваритель¬ный разгон ротора основного электродвигателя с це-лью выбора зазоров в кинема¬тической цепи и получать «ползучую» скорость рабочего органа при ремонтах.
В результате создается возможность применять в приводе роторного коле-са в качестве основного привода электродвигатели синхронного и асинхронного типа с нормальными пусковыми моментами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Анализ кинематических условий рабочего процесса экскаватора РЭ-315 показал, что изменение угла отклонения траектории резания от плоскости сим-метрии ротора имеет сложный характер и для определения рационального зна-чения этого угла следует принимать во внимание размеры экскаватора, парамет-ры забоя, величины и законы изменения рабочих скоростей»
Изучение технических характеристик экскаватора РЭ-315 и характера его взаимодействия с расчетным забоем показало, что оптимальной технологической схемой для РЭ-315 является разработка забоя левосторонними (по ходу ра-бочего перемещения экскаватора) заходками. По условиям обеспечения безо-пасного расстояния наибольшее число подуступов равно 4. В случае уменьшения высоты забоя относительно паспортной до величины, равном приблизительно 9 м, экскаватор РЭ-315 сможет разрабатывать весь забой способом го-ризонтальных срезов.
Изучение конструкций ковшей роторных экскаваторов позволило выяснить основные сочетания условии рациональности конструкций ковше! для РЭ-315 : очертание кромки козырька, трапециевидное, расчетное сечение среза - в виде параллелограмма, с высотой больше ширины, делящегося на ромбы соот-ветственно числу зубьев; отработка части сечения среза - независимая, с зубьями, формой и размерами, соответствующими возможно малой энергоемкости резания; ориентация кромок зубьев - ортогональная по отношение к преобла-дающим траекториям; для независимой работы зубья должны быть смещены по направлению траекторий резания, Полость ковша сферическая или пирамидаль-ная, расширяющаяся по направлению движения разрушаемого грунта.
Размеры расчетного сечения среза при измерении на уровне оси вращения ротора, при работе вертикальными срезами, или по линии последующих пере-мещений оси вращения ротора, при работе горизон¬тальными срезами, рекомен-дуется назначать, исходя из условий рационального очертаний рабочей ветви козырька ковша.
Для ограничения кусковатости отделяемого от массива грунта ра¬бочую ветвь козырька ковша необходимо армировать зубьями, число которых опреде-ляется расчетом; зубья устанавливать с траекторными смещением по расчету.
Размеры и вылет зубьев следует назначать так, чтобы козырек не вклю-чался в работу резания, а грунт разрушался в пределах всего расчетного сечения среза.
Ориентация зубьев ковшей относительно плоскости симметрии
ротора экскаватора необходимо выполнить по углу определяемому
расчетом. Боковые грани зубьев ориентировать относительно их плоскости сим-метрии с учетом минимального, и максимального значений угла
На основании результатов исследований спроектированы ковши для
РЭ-315. Ковши со сварным козырьком /изготовление такого козырька из
листового проката обусловлено техническими возможностями Часов-
Ярского комбината огнеупорных изделий треста "Огнеуяорне-руд1*,
изготавливающего экскаваторы тина и цепным днищем рекомендуется ис-пользовать при разработке грунтов вскрыши и промышленных глин, залегающих пластами» мощность которых соизмерима с расчетной высотой забоя. Ковши с литым козырьком и сплошным сферическим днищем рекомендуется применять при разработке песчаных грунтов и при производстве селективной выемки промышленных глин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
«Технологический процесс изготовления вала привода конвейера ро-торного экскаватора ЭР-315»
Назначение детали в узле.
Валы применяются для поддержания вращающихся деталей, а главное для пе-редачи крутящего момента.
В нашем случае вал используется в приводе отвального конвейера роторного экскаватора.

 

Определение годового объема выпуска.
Объем выпуска - это число изделий определенного наименования изготовляемых за планируемый промежуток времени.
Одно из основных характеристик является коэффициент Кзо (закрепленных опе-раций) показывающий, сколько операций выполняется за одном рабочем месте.

где
Q =15 - количество операций,
Р =12 - количество рабочих мест.
Согласно ГОСТ 31108-74 - производство будет относиться к крупно¬серийному.


Разработка маршрута механической обработки.
Эта задача, так же как и проектирование маршрута для отдельной поверхности является многовариантной. Маршрут обработки детали представляет собой оп-ределенную последовательность выполнения операций. При установление общей последовательности выполнения операций необходимо:
1.Определить подготовительные базы.
2.Установить поверхности в последовательности обрабатываемой их точности.
3. Последняя обрабатывается наиболее точная поверхность.
4.Не совмещать черновые и чистовые переходы.
5.Если деталь подвергается термообработки, то маршрут разбивается на 2 части: до термообработки и после, так как возможны деформации.
6.Для деталей массового производства необходимо, чтобы длительность опера-ций была равна или кратна такту выпуска.
7.Выбранный маршрут подвергают экономическим расчетам.

 

При разработки операций решаются две основные задачи.
1.Обеспечение точности и качества обрабатываемой поверхности. 2.Получение высокой производительности (за счет уменьшения штучного времени)


Маршрут обработки вала.
000. Заготовительная (заготовку получить).
010. Фрезерно-центровальная (отрезать в размер, сверлить центровочные
отверстия).
020. Токарная (точить поверхности 1,2).
025. Токарная (точить поверхности 1,2).
030. Термическая (термообработать до твердости 285 НБ).
040. Токарная (точить поверхности 1,2,3).
045. Токарная (точить поверхности 1,2,3).
050. Фрезерная ( отрезать в размер).
055. Токарная (нарезать фаски 1,2).
060. Фрезерная (нарезать шпоночный паз).
065.Фрезерная (нарезка шлицов).
070. Сверлильная ( сверлить 3 отверстия).
075. Резьбонарезная (нарезать резьбу в трех отверстиях).
080. Шлифовальная

 

Расчет операционных припусков и межоперационных размеров
рассчетно — аналитическим методом.
Этот метод заключается в том, что промежуточный припуск на каждом техноло-гическом переходе должен быть таким, чтобы при его снятие устранялись по-грешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предше-ствующих переходах, а также для исключения погрешности установки заготовки.
Определение минимального припуска для поверхности вращения.

Rzi-1 высота неровностей профиля на предыдущем переходе.
Hi-1 глубина дефектного слоя возникающего на предшествующем
переходе.
∆∑ - суммарное отклонение расположения поверхности на
предшествующем переходе, рассчитывается по формуле:


∆к- отклонение оси детали от прямолинейности.
1 - длина заготовки до зажима.
1Х - длина обрабатываемой части заготовки.
Максимальный припуск на обработку поверхности вала рассчитывается по фор-муле:
2Z max =2Zmin+Tdi-1+Tdi

 

Tdi-1 - допуск размеров на предшествующем переходе,
Tdi - допуск размеров на выполнимом переходе.
Минимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по формуле:
dmin=dmini+2Zmini
где:
- минимальный диаметр, полученный на выполняемом переходе.
Максимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по
Формуле:
2Zmax=dmini+Tdi

 

Элементарные
поверхности Rz
мкм Н
мкм ∆
мкм Е
мкм ТD
мкм 2Zmin
мкм 2Zmax
мкм dmin
мкм dmax
мкм
Исходные данные
заготовки 160 200 - - 2600 - - 128,0 130,6
Черновые
точения 63 60 7,8 30 870 720 3230 87,495 87,521
Чистовые
Точения 32 30 5,85 30 220 208 1206 86,45 86,61
Шлифование 0,8 2 - - 22 185 586 86,013 86,035

 

 

Расчет режимов резания, выбор оборудования и режущего
инструмента.
Операция 020 токарная (черновая).

Скорость резания [м /мин] при наружном продольном точение рассчитываем по эмпирической формуле:

Где:
Т = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2, стр. 268).
t = 8,5 [мм] - глубина резания,
s = 0,5 [мм] - подача (том 2, стр. 268, т - 13),
Cv = 350 - коэффициент скорости (том 2, стр. 269, т - 17),
m = 0,55 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
х = 0,15 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
у = 0,2 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
KV- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kv = Kmv*Кт • Kuv = 1,3 • 1 • 0,9 = 1,17.
Kmv = 1,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (том 2, стр. 263,
т-1),
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента (том 2, стр.
263, т-6),
Knv = 0,9 - коэффициент состояния поверхности (том 2, стр. 263, т - 5),


Число оборотов n[об/мин] заготовки определяется по формуле:

где:
D = 92,5 [мм] - диаметр заготовки,
V = 89,6 [м/мин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=315[об/мин]
Фактическая скорость резания.


Расчет сил резания.
Силу резания, принято раскладывать на составляющие силы направленные по осям координат станка: тангенсальную Pz, радиальную Ру, осевую Рх. При на-ружном продольном точение эти силы рассчитываются по формуле:
Pz,x,y=10*Cp*tx*Sy*Vn*Kp


Постоянная Ср и показатели степени, для конкретных условий обработки, для каждой из составляющих сил резания берем из (том 2, стр. 273, т-22).
С X У n
Pz 300 1 0,75 -0,15
Ру 243 0,9 0,6 -0,3
Рх 339 1 0,5 -0,4
Кр- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=1,1*1*1*1*1
Кm = 1,1 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала за-готовки (том 2, стр. 264).
Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрические параметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2, стр. 275, т - 23), для углов φ° = 45°, γ0 =0°, λ° = 0°, г = 2 [мм].


Pz Ру Р
Кφр 1 1 1
Кλф 1 1 1
Кrф 1 1 1
Кγр 1 1 1

 

Pz = 10 • 300 • 8,5' • 0,3°'75 • 89,6-°-15 • 1,1 = 5722,48[Н
Pr = 10• 243 • 8,50-9 • 0,306 • 89,6-03 • 1,1 = 2337,33[Н
Px =10-339-8,5' 0,305 -89,6-M • 1,1 = 2337,33[Н
Мощность резания.

Выбор станка.

Станок: токарно-винторезный 16К50П

Операция 040 токарная (чистовая).

Скорость резания [м /мин] при наружном продольном точение рассчитываем по эмпирической формуле:


Где:
T = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2, стр. 268).
t = 2,5 [мм] - глубина резания,
s = 0,3 [мм] - подача (том 2, стр. 268, т - 13),
Cv = 420 - коэффициент скорости (том 2, стр. 269, т - 17),
m = 0,2 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
х = 0,15 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
у = 0,2 - показатель степени (том 2, стр. 269, т - 17),
Kv- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

Ky=Kmv-Knv-Kuv = 1,3 -1-0,9 = 1,17.

Kmv = 1,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
(том 2, стр. 263, т - 1),
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала
инструмента ( том 2, стр. 263, т - 6),
Knv = 0,9 - коэффициент состояния поверхности ( том 2, стр. 263, т -5),


Число оборотов n [об/мин] заготовки определяется по формуле:

где:
D = 90,8 [мм] - диаметр заготовки,
V = 89,6 [м/мин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=800 [об/мин].

Фактическая скорость резания.

 

 

Расчет сил резания.
Силу резания, принято раскладывать на составляющие силы направленные по осям координат станка: тангенсальную Pz, радиальную Ру, осевую Рх. При на-ружном продольном точение эти силы рассчитываются по формуле:

PZYX=l0*CP*tx * sr *V"*КР

Постоянная Ср и показатели степени, для конкретных условий обработки, для каждой из составляющих сил резания берем из (том 2, стр. 273, т-22).
С X У n
Pz 300 1 0,75 -0,15
Ру 243 0,9 0,6 -0,3
Рх 339 1 0,5 -0,4
Кр- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=1,1*1*1*1*

Kmp = 1,1 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала за-готовки (том 2, стр. 264).


Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрические па-раметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2, стр. 275, т - 23), для углов
φ° = 45°, γ° =0°, λ0 = 0°, г = 2 [мм].
Pz Ру Р
Кφp 1 1 1
Кλp 1 1 1
Krp 1 1 1
Кγр 1 1 1

Pz =10*300*8.51*0.30.75*89.6-0.15*1.1=5722.48[H]
Ру = 10*243*8.50.9*0.30.6*89.6-0.3*1.1=2337.33[H]
Рх =10*339*8.51*0.30.5*89.6-0.4*1.1=2337.33[H]

Мощность резания.

Выбор станка.
Станок: токарный 16К50П


Операция фрезерная 050 (отрезная).
Для отрезания заготовки в размер выбираем отрезную фрезу ГОСТ 2679 -73.

Скорость резания. Рассчитывается по формуле:


Где:
В = 5 [мм] - ширина фрезирования,
D = 315 [мм] - диаметр фрезы,
t = 20 [мм] - глубина резания,
Sz= 0,028 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
Т = 150 [мин] - период стойкости инструмента (11, том 2, стр. 290,
т-40),
Су= 53 - скоростной коэффициент (11, том 2, стр. 287, т - 39),
q = 0,43 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т-39),
х = 0,3 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
у = 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
u= 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
р = 0,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
m = 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
kv - поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:


kmv=l,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки,
knv=0,9 - коэффициент учитывающий состояния поверхности,
kuv=l - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента.

Число оборотов фрезы.


где:
V = 97,9 [м/мин] — скорость резания,
D = 315 [мм] - диаметр фрезы.

Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=100[об/мин]

Фактическая скорость.

 

Расчет силы резания.
Главным составляющим силы резания при фрезеровании - окружная сила, которая рассчитывается по формуле:

где:
В = 5 [мм] - ширина фрезерования,
D = 315 [мм] - диаметр фрезы,
п = 100 [об/мин] - частота вращения фрезы,
sz = 0,028 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
t = 20 [мм] - глубина резания,
z=160 - количество зубьев фрезы,
Cv= 261 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 287, т - 41),
х = 0,9 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
у = 0,8 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
u= 1,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
q = 1,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
w= 0,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент.

Крутящий момент шпинделя.

 

Мощность резания.

 

Выбор станка.

Фрезерный широко универсальный 6Р81.

 

 

Операция фрезерная 060 (нарезка шпоночного паза 2штуки.)
Для нарезания шпоночного паза выбираем шпоночную фрезу ГОСТ 9140-78.


Скорость резания. Рассчитывается по формуле:

Где:
В = 24 [мм] - ширина фрезирования,
D = 24 [мм] - диаметр фрезы,
t = 8 [мм] - глубина резания,
Sz= 0,36 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11, том 2, стр. 290,
т-40),
Cv=12 - скоростной коэффициент (11, том 2, стр. 287, т - 39),
q = 0,3 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
х = 0,3 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
у = 0,25 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
u=0 -показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
р = 0 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
m = 0,26 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
kv - поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

kv=kmv*knv*kuv=1.3*0.9*1=1.17

kmv=l,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки,
knv=0,9 - коэффициент учитывающий состояния поверхности,
kuv=l - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента.

 

Число оборотов фрезы.


где:
V = 13,7 [м/мин] - скорость резания,
D= 24 [мм] - диаметр фрезы. Стандартное значение числа оборотов принима-ем nc=200[об/мин].

Фактическая скорость.

 

 

 

Расчет силы резания.
Главным составляющим силы резания при фрезеровании - окружная сила, кото-рая рассчитывается по формуле:

где:
В = 24 [мм] - ширина фрезерования,
D = 24 [мм] - диаметр фрезы,
n = 200 [об/мин] - частота вращения фрезы,
sz = 0,036 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
t = 8 {мм] - глубина резания,
z = 2 - количество зубьев фрезы,
Cv= 12,5 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 287, т - 41),
х = 0,85 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
у = 0,75 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
u= 1,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
q = 0,73 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
w= -0,13 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент.

Крутящий момент шпинделя.

 


Мощность резания.

 


Выбор станка.
Вертикально-фрезерный 6Т104

 

Операция 065 (фрезерная).
Нарезка шлицов дисковой фасонной фрезой марки …Р6М5..

ГОСТ 9140-78.

 

Скорость резания. Рассчитывается по формуле:

Где:
В = 24 [мм] - ширина фрезерования,
D = 28 [мм] - диаметр фрезы,
t = 10 [мм] - глубина резания,
Sz= 0,037 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11, том 2, стр. 290,
т-40),
Cv=53 - скоростной коэффициент (11, том 2, стр. 287, т — 39),
q = 0,45 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
х = 0,3 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
у = 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
u = 0,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
р = 0,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
m = 0,33 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 39),
kv - поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

kv=kmv*knv*kuv=1.3*0.9*1=1.17

kmv=l,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки,
knv=0,9 - коэффициент учитывающий состояния поверхности,
kuv=l - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента.

Число оборотов фрезы.


где:
V = 11,2 [м/мин] - скорость резания,
D= 28 [мм] - диаметр фрезы.

 

Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=160[об/мин].


Фактическая скорость.

 

Расчет силы резания.
Главным составляющим силы резания при фрезеровании - окружная сила, кото-рая рассчитывается по формуле:

 

где:
В = 24 [мм] - ширина фрезерования,
D = 28 [мм] - - диаметр фрезы,
п=160 [об/мин] - частота вращения фрезы,
sz = 0,037 [мм/об] - подача на 1 зуб фрезы,
t=10 [мм] - глубина резания,
z = 2 -количество зубьев фрезы,
Сv= 47 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 287, т - 41),
х = 0,86 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
у = 0,72 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
u = 0,1 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
q = 0,86 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
w= 0 - показатель степени (11, том 2, стр. 287, т - 41),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент.

 

Крутящий момент шпинделя.

 

Мощность резания.

 

Выбор станка.
Вертикально-фрезерный 6Т104.

Операция 070 (сверлильная).
При сверлении выбираем сверло (Р6М5) ГОСТ 2092 — 77.
Глубина резания.

t=0.5*D=0.5*14=7[мм]
Где:
D = 14[мм] - диаметр сверла.


Скорость резания.


где: S = 0,23 [мм/об] - подача сверла (11, том 2, стр. 277, т - 25),
Т = 45 [мин] — период стойкости инструмента (11, том 2, стр. 279,
т-28),
Cv=9,8 - скоростной коэффициент (11, том 2, стр. 279, т - 28),
q = 0,4 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т - 28),
у = 0,5 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т - 28),
m = 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т - 28),
kv_- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

kv=kmv*knv*kuv=1.3*0.9*1=1.17

kmv= 1,3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11, том 2, стр. 278, т - 3),
кnv= 0,9 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11, том 2, стр. 263, т - 6),
kuv= 1 - коэффициент учитывающий влияние материал инструмента (11, том 2, стр. 280, т - 31),

Число оборотов n [oб/мин] заготовки определяется по формуле:

 

где:
D = 14 [мм] - диаметр сверла,
V = 35,6 [м/мин] - скорость резания.

Стандартное значение nст=800 [об/мин].

Фактическая скорость резания.

 

Расчет сил резания.

Крутящий момент, который рассчитывается по формуле:


где:
D=14 [мм] - диаметр сверла,
n = 800 [об/мин] -частота вращения сверла,
s = 0,23 [мм/об] - подача на сверла,
См= 0,0345 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 281, т-32),
у = 0,75 - показатель степени (11, том 2, стр. 281, т — 32),
q = 0,73 - показатель степени (11, том 2, стр. 281, т - 32),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент (11, том 2, стр. 264,т-9),

 

 


Осевая сила рассчитывается по формуле:
Р = 10* Ср * Dq * sY * kp = 10• 68• 141 • 0,230.7 • 1,1 = 3743,17[H].
где:
D = 14 [мм] - диаметр сверла, s = 0,23 [мм/об]- подача на сверла,
Ср= 68 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 281, т - 32),
у = 0,7 - показатель степени (11, том 2, стр. 281, т - 32),
q = 1 - показатель степени (11, том 2, стр. 281, т - 32),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент (11, том 2, стр. 264,т-9),


Мощность резания.

 

Выбор станка.
Вертикально-сверлильный 2Г175М.


Операция 075 (резьбонарезная).
Для нарезания резьбы выбираем метчик (Р6М5) ГОСТ 3266-81.

Скорость резания.


где:
D= 16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы,
S = 0,23 [мм/об] - подача сверла (11, том 2, стр. 277, т - 25),
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11, том 2, стр.279,т - 28),
Cv= 41,0 - скоростной коэффициент (11, том 2, стр. 279, т - 28),
q = 1,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т - 28),
у = 0,5 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т - 28),
m = 0,9 - показатель степени (11, том 2, стр. 279, т — 28),
kv_- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:

kv=kmv*knv*kuv=0,9*1*1=0,9

kmv = 0,9 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11, том 2, стр. 278, т - 3),

 

knv= 1 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11, том 2, стр. 263, т - 6),
kuv= 1 - коэффициент учитывающий влияние материал инструмента (11, том 2, стр. 280, т - 31),

Число оборотов n [об/мин] заготовки определяется по формуле:

 

где:
D = 16 [мм] - диаметр метчика,
V = 35,(6 [м/мин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=630 [об/мин].

Фактическая скорость резания.

Расчет сил резания.


Крутящий момент, который рассчитывается по формуле:


МКР =Cm*Dq*-sr -kp =0,027*161.4 *З1'.5 1,1 = 104.77[Н/м].
где:

D=16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы,
Р = 3 - шаг резьбы,
См= 0,027 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 296, т-51),
у = 1,4 - показатель степени (11, том 2, стр. 296, т - 51),
q = 1,5 - показатель степени (11, том 2, стр. 296, т - 51),
кр= 1,1 - поправочный коэффициент (11, том 2, стр. 264,т-9).

Мощность резания.

 

Выбор станка.
Вертикально-сверлильный 2Г175М.

 


Операция 080 (шлифовальная).
Для обработки заготовки выбираем шлифовальный круг типа ПП с Н - 50 [мм] ширина профиля, так как шлифование врезное то подача s будет радиальной.
Мощность при врезном шлифовании рассчитывается по формуле:

N = CN*Vзr*sxp*dq*bz = 0,14 • 350-8 • 0,0030,8-1000,2 • 501 = 2,9%[кВт].
где:
d = 100 [мм] - диаметр заготовки,
V3 = 35 [м/мин] - скорость вращения заготовки (11, то2,стр.301),
s = 0,003 [мм/об] - радиальная подача,
Cn= 0,14 - коэффициент резания (11, том 2, стр. 301),
х = 0,8 - показатель степени с
q = 0,2 - показатель степени (11, том 2, стр. 301),
z = 1 - показатель степени (11, том 2, стр. 301).
Выбор станка.
Кругло шлифовальный станок ЗУ12УА.

8. Расчет станочного приспособления
При фрезеровании принимаем усилие зажима равным 4000Н. Определяем необходимое давление в цилиндре.

где QШТ=400 Н − осевая сила на штоке;
Ду= 130 мм. − диаметр пневмоцилиндра;
γ =0,85÷0,90 - кПд пневмоцилиндра.

Вследствие того, что в магистрали давление воздуха 4-5 атм., то перед приспособлением должен быть понижающий редуктор.

10. Конструкция станочного приспособления.
При разработке технологического процесса необходимо правильно вы-брать приспособление, которое должно способствовать повышению производи-тельности, точности обработки, улучшению условий труда.
В отверстие неподвижной оси 8 тисков встроен пневмоцилиндр 11, с ко-торым винтами соединен полый поворотный корпус 12. К корпусу прикреплен распределительный кран 6 с рукояткой 7 для переключения золотника при по-очередном выпуске сжатого воздуха в верхнюю или нижнюю полость пневмо-цилиндра 11 и выпуска воздуха в атмосферу. На верней части поворотного кор-пуса 12 закреплена плита 5.
Сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра 11 и пере-мещает поршень 10 со штоком вниз, при этом длинное плечо рычага 2, находя-щееся в пазу штока, опускается, а короткое перемещает подвитую губку вправо, и деталь зажимается.
Во время поворота рукояти 7, завиток крана 6 пропускает воздух в ниж-нюю полость пневмоцилиндра 11. Сжатый воздух, действуя на поршень 10, пе-ремещает его со штоком 9 вверх. При этом длинное плечо рычага 2 поднимается вверх, а короткое отводит губку 1 влево и деталь разжимается.
Сила зажима 39,2 кН, давление 0,39 МПа.

 



Глава 4.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯЧАСТЬ

4.1.СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Работа роторных экскаваторов на отечественных карьерах характеризуется разнообразием горно-геологических условий. При экскавации рыхлых и липки пород существенное влияние на работу ротора оказывает процесс разгрузки. При разработке вязких, крупнотрещиноватых и крепких углей и пород работа осложняется появлением повышенной кусковатости и значительными колеба-ния¬ми нагрузок, действующих на рабочее оборудование. В этих условиях необ-ходимая эффективность роторных экскаваторов может быть достигнута только в результате оптимизации конструктивно-кинематических и силовых параметров ротора, а также конструктивных решений его элементов.
Совершенствование методов расчета параметров и определение дейст-вующих нагрузок требует не только теоретических разработок, но и широких эксперимен¬тальных исследований. При этом обоснование рабочих гипотез, при-нятых при построении расчетных схем рабочего процесса, возможно, как прави-ло, при помо¬щи экспериментальных исследований выполняемых на строгих ме-тодических ос¬новах с широкой вариацией определяющих факторов. Выполнение эксперимен¬тальных работ подобного рода на действующем оборудовании затруднено рядом обстоятельств: разнообразием грунтовых условий, ограничен-ными возможностя¬ми изменения конструктивно-кинематических параметров оборудования, слож¬ными условиями фиксации ряда факторов, характеризующих рабочий процесс экскаватора и др. В ряде .случаев возможность постановки углубленного экспе¬римента в производственных условиях вообще исключается.
В связи с этим- особое место занимают исследования рабочего процесса ротор¬ных экскаваторов на специальных экспериментальных стендах. Такие стенды поз¬волят исследовать следующие основные вопросы рабочего процесса и выбора оп¬тимальных конструктивных решений рабочего оборудования ротор-ных экскаваторов:
установление оптимальной скорости вращения ротора и диапазона ее ре-гули¬рования в зависимости от физико-механических свойств и состояния грунта, конструкции и размеров режущего козырька, корпуса и днища ковша, степени его заполнения, угла установки запорного сектора и других факторов;
определение величины и характера воздействия внешних нагрузок (каса-тель¬ной, боковой и нормальной составляющих сопротивления копанию) на ра-бочее оборудование роторных экскаваторов в зависимости от скорости резания, режимов экскавации, физико-механических свойств разрабатываемых пород и их состояния, конструкции и числа режущих элементов, жесткости механических характеристик привода и системы ротор — подвеска редуктора — стрела экскаватора;
установление динамических характеристик рабочего оборудования ротор-ных экскаваторов;
изыскание и исследование принципиально новых конструкций рабочих орга¬нов экскаеациониых машин непрерывного действия, в первую очередь, предназна¬ченных для экскавации крепких углей и пород;
установление рациональной конструкции ковша и его элементов для раз-лич¬ных условий экскавации, состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление влияния режимов экскавации на величину и характер обра-зования кусков в зависимости от состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление характера и величины износа режущих элементов в зависи-мости от их конструкции, материала и способа упрочнения;
отработка конструкций различного рода токосъемных измерительных уст-ройств для тензометрических исследований на карьерах, а также аппаратуры для длительных статистических измерений действующих нагрузок.
спроектированы и изготовлены два роторных стенда:

Параметр Стенд для исследования процесса
разгрузки экскавации

Диаметр по режущим кром-кам, м
Диаметр внутреннего обода, м
Число ковшей, шт.
Ёмкость одного коша, м3
Общее передаточное число привода
Пределы регулирования скорости вращения, об/мин
Диапазон изменения угла установки кромки запорного сектора, град
Максимальная подача рото-ра на забой без передвижки пути, м
РОТОР
2,9
1,7
8
0,10

141

2-14


0-70

0,5
3,3
1,8
8;11;13
0,14;0,10;0,07

150

2-12


-

0,6

Параметр Стенд для исследования процесса
разгрузки экскавации
Двигатель привода ротора
Номинальная мощность, кВт
Номинальное число оборо-тов, об/мин 20

1500 55

1500


Параметр Стенд для исследования процесса
разгрузки экскавации
Механизм передвижения
Номинальная мощность дви-гателя, кВт
Номинальное число оборо-тов двигателя, об/мин
Передаточное число редук-тора
Пределы регулирования скорости передвижения, м/мин
Ширина рельсовой колей, м
Максимальная производи-тельность по конвейеру, м3/ч
Общий вес роторного стен-да, кН
14

1500
30

2,5-25,0
1,5


280
150
14

1500
25,5-211,0

2,5-30,0
2,7


280
280

Первый стенд предназначен для исследования вопросов, связанных с вы-бором конструктивно-киекматических параметров ротора и конструкции ковшей. Поэтому при его создании была предусмотрена возможность широкого ре-гулирования скорости ротора и его боковой подачи, изменения углов установки кромки запорного сектора и конструкции днища ковшей. При исследовании предусматривалась возможность киносъёмки процесса разгрузки как в плоскости вращения ротора со стороны конвейера, так и в контуре ковша с применением специального устройства, перемещающего киноаппарат синхронно с приме-нением спец-устройства, перемещающего киноаппарат синхронно ковшу от мо-мента заполнения последнего до полного опорожнения. Конструкция стенда включает в себя ротор с приводом, конвейер, верхнюю и нижнюю рамы. Беска-мерный ротор с боковой гравитационной разгрузкой установлен на верхней раме на неподвижной оси и приводится во вращение от двигателя через редуктор и венцовое зубчатое колесо. Привод ротора выполнен по системе Г-Д. Редуктор привода ротора со стороны электродвигателя опирается на пружинную подстав-ку, а со стороны выходного вала подвешен на кронштейнах. При работе ротора верхняя рама жёстко соединяется с нижней посредством стопорных болтов. Нижняя рама опирается на две двухосные тележки, перемещающиеся вдоль за-боя по рельсовому пути.
Передвижение стенда вдоль забоя (боковая подача ротора) осуществляется механизмом передвижения, который находится на отдельной тележке присое-динённой к нижней раме стенда с правой стороны. Механизм передвижения - канатного типа, включает в себя систему Г-Д. редуктор и приводной барабан с тросом, концы которого жестко закреплены на противоположных концах рель-сового пути.
Управление электроприводами стенда сосредоточено в электрошкафах, а приборы управления и контроля установлены на общем пульте в кабине Элек-тро¬питание подводится кабелем, подвешенным к тросу, который натянут между стой¬ками, установленными по концам рельсового пути.
Рельсовый путь состоит из трех участков, два из которых общей протяжен-ностью 25 м расположены по фронту забоя и являются рабочими, а третий выне-сен за пределы забоя и через катки опирается на поперечную колею, по которой он вместе со стендом может подаваться на забой при помощи специальных стяжек Участки пути во время работы стенда соединены между собой обычными рель¬совыми скреплениями.
Разрабатываемый забой представлен песчаноглинистым грунтом с естест-вен¬ной влажностью 9—13%. Выполненные исследования позволили детально изу¬чить процесс разгрузки роторного рабочего органа, обосновать расчетную схему процесса для грунтов различного типа и рекомендовать рациональную конструк¬цию ковшей при экскавации пород, склонных к налипанию.
На втором стенде исследуются величины и характер внешних нагрузок на рабо-чем оборудовании роторного экскаватора в зависимости от совокупности дейст-вующих факторов. Принципиальной особенностью этого стенда является воз-можность замера суммарных составляющих усилия копания с помощью подвес-ки вала ротора на тензометрических опорах. Кроме того, ковши крепятся к рото-ру специальными мерными устройствами, выполненными в виде промежуточ¬ных тензометрических рамок. В этом случае замена ковшей или установка ка¬ких-либо дополнительных режущих устройств не потребует перемонтажа измери-тельных элементов и исключает возникающие при этом дополнительные ошибки измерения. Установка ковшей позволяет фиксировать нагрузки на всех ковшах, на¬ходящихся одновременно в контакте с забоем. Металлоконструкция ротора выпол¬нена таким образом, что благодаря сменным разъемным обечайкам возможно изме¬нение числа ковшей без демонтажа установки ротора. Принципи-альная схема компоновки стенда аналогична предыдущей.
Механизм привода ротора смонтирован на специальной раме и установлен по статически определимой схеме. Один конец через подшипники опирается на вал ротора, другой через упругую подвеску и мерный элемент — на верхнюю раму. Верхняя подвижная рама опирается на нижнюю через катки, на которых осуществляется подача ротора на забой. Привод подачи, как и в разгрузочном стенде, ручной. В период работы верхняя рама при помощи четырех аутригеров и тяг жестко связывается с рамой ходового устройства, включающего в себя нижнюю раму, опирающуюся на ходовые колеса, и привод, аналогичный приво-ду хода разгрузочного стенда. Рельсовый путь имеет колею шириной 2,7 м, что в комплексе с балластным пригрузом, установленным на верхней и нижней рамах, обуславливает необходимую устойчивость всего агрегата. Перемещение всего стенда на забой осуществляется так же, как и перемещение роторного разгру-зочного стенда.
Исследование на стенде производится в специальном забое, (смотреть ри-сунок), представляющем собой бетонное ложе с опорной стенкой, которое за-полняется боками из углецементной массы. Общая длина рабочей части забоя 40 м, глубина блоков-6 м, а высота может достигать 5 м. Варьируя процентным со-держанием угля и цемента, можно создавать забой, состоящий по фронту из 10 блоков различной крепости.
Необходимые исследования можно поводить также на блоках, включающих пропластки разной толщины, а также подверженных трещеноватости. Последняя создаётся при заливке блоков посредством введения полихлорированных про-кладок между очередной массой углецемента. Регулировать интенсивность трещеноватости и коэффициент структурного ослабления блока можно установ-кой на различном расстоянии друг от друга прокладок, а также изменением площади отверстия в прокладках, через которые схватываются два очередных слоя. При заливке первых углецементных блоков использован уголь марки АРШ и цемент марок 200-400.
Проведение широких исследований на созданных стендах будет способст-вовать дальнейшему совершенствованию конструкций и методов расчета ротор экскаваторов.


Схема работы в углецементном забое (размеры в метрах):
/ — рельсовый путь;
2 — роторный стенд;
3 — устройство для подачи стенда на забой;
4 — углецементный блок;
5 — опорная стенка.


4.2.Функционально-физический анализ
Роторного экскаватора производительностью 315м3/час.

В основу анализа функций Роторного экскаватора и построения конструктивной функциональной структуры положен принцип выделения и рассмотрения струк-тур с двухуровневой иерархией, так как любой технический объект можно раз-делить на несколько элементов, каждый из которых имеет вполне определенную функцию (или функции) по обеспечению работы технического объекта или его элементов. При этом рассматриваемый технический объект представляет собой верхний уровень, а выделенные функциональные элементы – нижний.
Если требуется продолжить (углубить) анализ, то каждый из выделенных элементов нижнего уровня рассматривается как самостоятельный технический объект, который также можно разделить на несколько функциональных элемен-тов. Объединения таких структур с 2- х уровневой иерархией позволяет полу-чить многоуровневую структуру. Неделимым элементом будем называть деталь ( или часть детали) с минимальным числом функций ( не менее одной ) по обес-печению работы других элементов, при любом делении которой появляются элементы, не имеющие самостоятельный функции или с одинаковыми функ-циями.
Одновременно с разделением технического объекта на элементы выделяют объекты окружающей среды (ОС), с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию ТО. В первую очередь к ОС относятся объекты, вос-принимающие действие ТО: оператор контейнерного перегружателя, груз и т.д. Среди всех выделенных элементов ТО особое внимание уделяют главным эле-ментам, которые можно выделить у большинства ТО. К главным элементам бу-дем относить рабочие органы и другие элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами ОС. При выделении главных элементов и соот-ветствующих им объектов ОС рекомендуется иметь в виду следующие свойства:
- функции главных элементов, как правило, совпадают с функцией ТО;
- объекты ОС для главных элементов, как правило, совпадают с объектами, на которые направлено действие ТО.

АНАЛИЗ ФУНКЦИЙ Роторного экскаватора

Элемент Функция
Обозначение Наименование Обозначение Описание
Е1 Ковш Ф1 Захватывает, вы-гружает груз
Е2 Забойный конвейер Ф2 Транспортирует груз

Е3

Металлоконструкция Ф3 1 Воспринимает нагрузку от груза (V1) и узлов кра-на и передает ее на колеса.

Ф3 2 Обеспечивает устойчивое по-ложение крана

Е4

Гусеницы Ф 4 Обеспечивают перемещения крана и воспри-нимают его массу
Е5 Привод Ф5 Обеспечивает приведение крана в движение

ПОСТРОЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
СТРУКТУРЫ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..

Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф, верти-кали которого являются наименованиями элементов ТО и объектов основных средств, а ребрами

 


Конструктивная ФС РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..

 

Функции элементов.

ПОСТРОЕНИЕ ПОТОКОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.

Роторный экскаватор разбит на элементы: ковш ротора; роторное колесо; ме-таллоконструкция, привод; колеса.

Опишем физические операции элементов перегружателя.


Элементы Входы А Выходы С
Ковш ротора А1 – сила сжатия С1 – горизонтальная сила
(действует на груз)


Роторное колесо А2 – вертикальная сила
( вес груза)
А3-электрическая энергия С2-вертикальная сила( действу-ет на металлоконструкцию)
С3- механическая энергия дви-жения груза

металлоконструкция А4 = С2
А5/вес - вертикаль-ная сила (вес м-к) С4- вертикальная сила на оси колес
С5- вертикальная сила на оси колес
привод А6 – момент силы С6- угловое ускорение (дейст-вует на колеса)


Колеса А7=С6
А8=С4+С5 С7-качели
колес( движение крана)
С8 – передача веса на подкра-новые пути.


Потоковой функциональной структурой называется взаимосвязанный на-бор физических операций, реализующих один определенный поток преобразо-ваний вещества, энергии и сигналов, либо несколько взаимосвязанных потоков. Потоковая ФС представляет собой граф, вертикали которого являются наимено-ванием элементов ТО или наименованием операций колера Е, а ребрами – вход-ные АJ и выходные CJ потоки ( факторы). В соответствии с этим определением и таблицей описания ФО элементов выполняется построение потоковой ФС.

 

 

 

Потоковая ФС роторного экскаватора.

Для каждой элементарной физической операции определяют реализующий ее физико-технический эффект и составляют таблицу описания ФТЭ.

ОПИСАНИЕ ФИЗИКО – ТЕХНИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.

Наименование ФТЭ Вход А Объект В Объект С

Передача стати-ческой силы через твердое тело
Сила А
Твердое тело
Сила С / С=А
Передача пере-менной силы че-рез твердое тело на 4 опоры
Сила А
Твердое тело
Силы С1,С2,С3,С4
С1+С2+С3+С4=А
Эффект трения качения Сила А, прило-женная нормаль-но к объекту Твердые тела, движущиеся от-носительно друг друга Сила трения С
Эффект колесно-го движения Момент вращения Твердое тело в виде круга В1 приложено к дру-гому твердому телу В2 Движение центра тяжести круга В1
Вдоль поверхно-сти тела В2.
Основное урав-нение динамики вращательного движения твердо-го тела
Момент силы
Твердое тело
Угловое ускоре-ние

Проведем функционально-физический анализ для элементов контейнерного пе-регружателя:
1) металлоконструкция;
2) грузовая тележка;
3) колесо приводное перегружателя.


Забойный конвейер.

Анализ функций забойного конвейера роторного экскаватора.

Обозначение элементов Описание функций элементов
Е2-1 - рама Ф2-1 - передает нагрузку от направ-ляющих блоков Е 2-3 на оси колес
Е2-2 – ходовые ролики Ф2-2 – воспринимает нагрузку от ра-мы
Ф2-2 – обеспечивают перемещения груза
Е2-3 – направляющие блоки Ф2-3 – воспринимает нагрузку от ленты
Е2-4 и передает ее на раму Е2-1
Ф2-3 – ленту
Е2-4 – лента Ф2-4 – воспринимает нагрузку от груза и передает ее роллики Е 2-5
Е2-5 - привод Ф2-5 – воспринимает нагрузку от ленты и передает ее на направляющие блоки.

Построим конструктивную ФС забойного конвейера.


МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.

Анализ функций металлоконструкций

 

Колесо Роторного экскаватора.

Анализ функций приводного Роторного экскаватора
Обозначение элементов Е4 Описание функций элементов Ф4
Е4-1 - вал Ф4-1 – передает момент на колесо от редуктора
Е4-2 - подшипники Ф4-2 – передает нагрузку от вала
Е4-1 на корпус колеса Е 4-3;
Ф4-2 – центровка вала Е4-1
Е4-3 – корпус колеса Ф4-3 – передает нагрузку от вала
Е4-1 – на подкрановые пути
Е4-4 - шпонка Ф4-4 – фиксирует колесо Е4-3 на ва-лу Е4-1
Е4-5 – стопорные кольца Ф4-5 – фиксация вала Е4-1
Ф4-5 – фиксация подшипника Е 4-2

Конструктивная ФС приводного колеса Роторного экскаватора.


ФСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ КОНТРОЛЯ.

В едином производственном цикле неразрушающий контроль может при-меняться при выполнении различных контрольных операций. С его помощью осуществляются следующие виды контроля:
1) входной контроль сырья, материалов и т.д.
2) операционный контроль;
3) непрерывный или периодический контроль изделий или специальных образ-цов в процессе их испытаний или обработки;
4) приемный контроль готовой продукции;
5) непрерывный или периодический контроль состояния оборудования, агрегатов в процессе их эксплуатации.
Процесс контроля может состоять из следующих производственных опера-ций:
1) подготовка деталей и изделий к операции контроля (изготовление образ-цов, очистка, шлифование, транспортировка на место контроля);
2) подготовка средств неразрушающего контроля и материалов;
3) операция контроля;
4) обработка результатов контроля и рассортировка продукции по этим ре-зультатам;
5) ремонт и исправление брака, утилизация неисправного брака;
6) повторный контроль отремонтированной продукции;
7) транспортировка годной продукции на участок установки.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА
ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФСА.

В связи с необходимостью резкого повышения технического уровня и каче-ства продукции перед разработчиками стоит задача постоянного совершенство-вания конструкции и технологии выпускаемых изделий, снижения их себестои-мости. На решение этой задачи и направлен ФСА технологических процессов (ФСА ТП).
Результатом ФСА ТП должно быть более эффективное выполнение его глав-ной функции – изготовить изделие с заданными потребительскими свойствами, качеством и надежностью при минимальной себестоимости.

 

 

Определим функцию каждой технологической операции.


технологический
процесс Функция Ранг исполнения
функций
Процесс контроля Обеспечить качество изделия Г
Подготовка деталей Обеспечить непрерывность кон-троля и чистоту контролируе-мых изделий
В
Подготовка СНК Обеспечить исправность СНК В

Операция контроля Контакт средств контроля и контролируемых изделий О
Обработка результатов
контроля Выявление годной детали и брака О
Исправление брака Механическая обработка детали В
Повторный контроль Контакт средств контроля и контролируемых изделий В
Транспортировка год-ной продукции на уча-сток упаковки Перемещение годных деталей В
Г- главная операция
О- основная операция
В- вспомогательная операция

Используя методику FAST, построим диаграмму.

 


Операция контроля состоит из 2-х операций: калибровка и измерение.

Калибровка является вспомогательной операцией, и заключается в настройке средств неразрушающего контроля по эталону. Измерение является основной операцией. Сама же операция измерения состоит из 2-х: позиционирование и ориентирование.

Построим функционально- структурную модель ТП контроля.

 


ФСМ контроля.
I – главная функция
II- основные функции
III- вспомогательные функции
IV- материальные носители.

 


СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.

Для выявления дефектов в промышленности наиболее приемлем электромаг-нитный метод.
При контроле МВТ ( метод вихревых токов) используют зависимость ампли-туды, фазы, переходных характеристик возбуждаемых от его формы, размеров, физико – механических свойств и сплошностей материала, частоты и скорости перемещения датчика.
К особенностям МВТ относятся:
- возможность проверки большого числа парметров изделия одновременно;
- проверке подвергаются слои материала небольшой толщины;
- не требуется электрического и даже механического контакта датчика с издели-ем;
-большая скорость и незначительная трудоемкость контроля;
- возможность измерения толщины листа, стенки труб и деталей при односто-роннем доступе.
На данном методе работают приборы: ВД-20НД, ДФП-1, ВД-61Н, ВТ-70Н, ВТ-5-Н.
Эти приборы можно применять для диагностирования металлоконструкции контейнерного перегружателя (для выявления трещин в металле и сварных швах), грузовой тележки, колес и т.д.

Техническая характеристика вихрешонового дефектоскопа типа
ВД-20-Н-Д.

1. Наименование, размеры выявленных
дефектов: протяженность, мм 10
глубина, мм 0,5
2. Чистота обработки контролируемой поверхности 4
3. Потребляемая мощность:
от источника постоянного тока, В.А. 0,8
от сети переменного тока, Вш 40
4.Габариты, мм 40х210х136
5. Масса, кг 4

ДЕФЕКТОСКОП ДФП-1

1. Минимальные размеры обнаруживаемых
Дефектов: ширина, мм 0,1
глубина, мм 0,2
2. Ширина контролируемой зоны при
перемещении датчика по поверхности
изделия, мм 10
3. Мощность, Вт 30
4. Масса, кг 3

Имеется выход на звуковой индикатор и на исполнительное устройство.

Метод ультразвукового контроля основан на исследовании процесса распро-странения упругих колебаний с частотой 0,5-: 25 Мгу в контролируемых изде-лиях.
Акустическое поле исключен (излучение) распространяется в объеме мате-риала контролируемого изделия. При наличии дефекта акустическое поле изме-няет свою структуру. Эхо- сигнал регистрируют, как правило, по экрану элек-тронно- лучевой трубки, на котором в определенном масштабе воспроизводится ход ультразвукового луча в контролируемом объекте. Регистрируя с помощью приемника ослабления акустической волны или появления отраженной волны можно судить о наличии дефекта. По признаку обнаружения дефектов, разли-чают: теневой, зеркально- теневой и эхо- метод.
Приборы, работающие на данном методе : ДУК-13 НМ, ДУК-66П,УДМ-.
С помощью этих приборов можно обнаружить дефекты, расположенные на глубине 1…250 мм от поверхности.

Техническая характеристика ультразвукового дефектоскопа ДУК-1НМ.
1. Частота ультразвука, Мгу 1,8
2. Максимальная глубина прозвучивания при
работе прямым искателем, мм 700
3. Дополнительные индикаторы телефон
4. Режимы контроля по поверхности

Работает как от сети переменного тока, так и от батарей.

Ультразвуковой дефектоскоп УДМ – 3.

1. Частота ультразвука, Мгу 1,8 2,5
2. Максимальная глубина прозвучивания при
Работе прямым искателем, мм 2000
3. Дополнительные индикаторы лампочка
4. Режим контроля от поверхности

После выбора приборов, для нахождения повреждений в металлоконструкции контейнерного перегружателя, приступаем к составлению технологического процесса диагностирования наиболее опасных элементов перегружателя и опре-деления зон диагностирования.
Технология диагностирования включает в себя определение зон диагностиро-вания на наиболее опасных элементах крана и составления операционных карт неразрушающего технического контроля. Зоны диагностирования представляют собой места, в которых наиболее часто появляются дефекты и повреждения.
При техническом диагностировании кранов, находящихся в эксплуатации, данные обследования заносятся в карту результатов контроля.
Ниже приведены операционные карты, ведомости технического контроля.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ.

Контрольные образцы служат для постройки, определения чувствительности и проверки работоспособности дефектоскопа. В соответствии с этим назначением вводится понятие первичных и вторичных контрольных образцов.
Первичные контрольные образцы служат для определения торговой чувстви-тельности дефектоскопов. Первичные контрольные образцы изготавливаются и аттестуются по методике «Изготовление и аттестация контрольных образцов с дефектами для высокочастотных электромагнитных дефектоскопов».
Вторичные контрольные образцы служат для проверки работоспособности дефектоскопа. Они должны иметь дефекты, характеризующие предел реальной чувствительности дефектоскопа в конкретном случае контроля.
В качестве вторичных контрольных образов следует применять детали или участки деталей, имеющие характерные дефекты, выявленные ранее любым другим методом.
При отсутствии деталей с дефектами в качестве вторичных контрольных об-разцов следует применять образцы с искусственными дефектами, выявленными по специальной методике. При изготовлении вторичных образцов с искусствен-ными дефектами необходимо повторять материал и конфигурацию зоны кон-троля.

4.3.Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскаватора

Для диагностики технического состояния РЭ применяют ЭВМ.

а.) ЭВМ в качестве управляющей машины.

1-РЭ,
2-Датчик состояния оборудования РЭ,
3-програмируемый командоаппарат,
4-ЭВМ,
5-блок периодической выдачи информации,
6-печать,
7-блок выдачи оперативной информации,
8-блок ввода информации.

Управление циклом работы РЭ осуществляется от программируемых командо-аппаратов, а управление эксплуатацией от ЭВМ.

б.) ЭВМ в качестве информационной машины.

1-РЭ,
2-датчик состояния оборудования,
3-устройство связи с объектом,
4-ЭВМ,
5-блок периодической выдачи информации,
6-система управления ПТМ,
7-блок выдачи оперативной информации,
8-блок ввода информации,
9-печать.

Управление циклом работы РЭ производится от электрошкафа с соответ-ствующей аппаратурой, а ЭВМ получает информации от датчиков, конечных выключателей, реле и т.д.
Основными алгоритмами АСУ эксплуатацией РЭ, которые могут быть ис-пользованы для диагностики и прогнозирования технического состояния РЭ яв-ляется:
- контроль за продолжительностью цикла,
- определение неисправности в системе управления РЭ,
- сбор информации для анализа работы оборудования по применению диагно-стики цикла.

Глава 5.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
5.1. Обеспечение безопасности труда при производстве и эксплуатации роторно-го экскаватора
Основные задачи охраны труда при производстве и эксплуатации роторно-го экскаватора направлены на снижение производственного травматизма и про-фессиональной заболеваемости, сокращение доли ручного труда и рабочих мест с неблагоприятными для здоровья производственными факторами. Тесно связа-ны с задачами охраны труда задачи охраны природы. Это связано с тем, что не-возможно обеспечить охрану здоровья людей в условиях загрязнённой окру-жающей среды. Основные направления охраны природы на машиностроительном предприятии при производстве и эксплуатации роторного экскаватора это его заземление и очистка воздуха и воды от отходов производства.
Роторный экскаватор является устройством повышенной опасности. Безо-пасное состояние Роторного экскаватора должно удовлетворять двум условиям: исключение аварийной ситуации при проведении добычи огнеупорного сырья и исключение воздействия на рабочих и обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов, возникающих при изготовлении роторного экскаватора.
5.1.1.Общая характеристика источников опасных и вредных факторов при про-изводстве роторного экскаватора
Выбор технических средств обеспечения безопасности при изготовлении, эксплуатации и ремонте роторного экскаватора должен осуществляться на осно-ве выявления опасных и вредных факторов, характерных для соответствующих технологических процессов.
Классификация опасных и вредных производственных факторов
(ГОСТ 12,0,003-90):
а) физические
б) химические
в) биологические
г) психофизиологические
1.) Физическим опасные и вредные производственные факторы:
- движущиеся части машин и механизмы;
- незащищённые подвижные элементы производственного оборудования;
- передвигающиеся изделия, заготовки, материалы;
- острые кромки, заусенцы, режущие органы;
- повышенная запылённость и загазованность воздушной рабочей зоны;
- повышенная или пониженной .«мпература рабочей зоны;
- повышенная или пониженная температура поверхности оборудования и мате-риалов,
- повышенный уровень шума на рабочем месте;
- повышенный уровень вибрации;
- повышенная или пониженная влажность воздуха;
- повышенная или пониженная подвижность воздуха;
- опасный уровень напряжения в электрической цепи;
- замыкание в цепи, которое может произойти через человека;
- недостаточная освещенность рабочей зоны
2) Химические опасные и вредные производственные факторы классифициру-ются по пути проникновения в организм человека на проникающие:
- через дыхательную систему;
- через кожу;
- через систему пищеварения.
3) Психофизиологические вредные и опасные производственные факторы
а) Статические перегрузки
б) Динамические перегрузки
в) Нервно-психологические перегрузки: эмоциональные, умственные, информа-ци¬онные, монотонный труд.
г) Перенапряжение зрительных анализаторов.

В соответствии с ГОСТ 12.4.011-75 различают средства коллективной и индивидуальной защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов.
К основным средствам коллективной защиты при производстве малогаба-ритного башенного крана относятся: оградительные и предохранительные уст-ройства, тормоз¬ные устройства, блокировки, сигнализаторы об опасности, дис-танционное управление, специальные средства безопасности.
К основным средствам индивидуальной защиты при эксплуатации малога-баритно¬го башенного крана можно отнести специальную одежду, обувь, средст-ва защиты для рук (рукавицы), средства защиты головы (каска), средства защиты от падения с высоты( предохранительные пояса).
Общие требования безопасности к производственным процессам при про-изводст¬ве роторного экскаватора регламентирует ГОСТ 12.3.002-80; основные тре¬бования безопасности при проведении выемочных работ с использованием роторного экскаватора - ГОСТ 12.3.009-76; требования безопасности к про-цессам перемещения грузов при помощи забойного и отвального конвейеров - ГОСТ 12.3.020-80; требования безопасности к грузоподъемному оборудованию роторного экскаватора — стандарты на общие технические требования к соответствующим типам машин (ГОСТ 24378-80 Е, ГОСТ 12.2.053-83, ГОСТ 12.2 065-81, ГОСТ 12.2.071-82 и другие).
Реальные условия производства металлоконструкции роторного экскава-тора типа характеризуется отсутствием биологических, химических и опасных психофизиологических и вредных производственных факторов. Следовательно, далее рассматриваются только опасные физические и вредные производственные факторы и методы их устранения или ослабления их влияния на человека и окружающую среду. Защита от повышенного уровня вибрации при работе на экскаваторе заключается в уменьшении уровня вибрации в источнике ее возник-новения, например, установка противовибрационных прокладок под двигатель.
Общие технические требования при вибрации должны соответствовать требова-ниям ГОСТа 12.1.012-90.
1.1.1.Оценка освещенности рабочей зоны в цеху
Вредность этого производственного фактора заключается в притуплении остроты зрения, появления головных болей, нагрузка на нервную систему. Дос-таточная освещенность достигается применением на рабочем месте естественно-го или искусственного освещения. Естественное освещение при ремонте экска-ватора осуществляется через окна в стенах, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов зданий. Если естественного света не хватает или он отсутствует, то прибегают к искусственному освеще-нию. В качестве искусственного освещения целесообразно применять лампы дневного света.
Освещение регламентировано нормами СНиП 11-4-79.
1.1.2. Оценка температуры воздуха рабочей зоны
При высокой температуре повышается температура тела, учащается пульс и дыхание, появляется головокружение. Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха. Повышенная влаж-ность затрудняет терморегуляцию, вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая влажность вызывает пересыхание слизистой оболочки дыха-тельных путей. В жаркое время движение воздуха способствует увеличению от-дачи тепла и улучшает состояние воздуха, но оказывает неблагоприятное воз-действие при низкой температуре в холодное время.
Нормальная температура обеспечивается:
1. защитой от источников теплового излучения;
2. устройством вентиляции и отопления;
3. применение технологических процессов и оборудования, исключающих
тепловое излучение.
1.1.3.Оценка запылённости, загазованности воздуха рабочей зоны
При ремонте и эксплуатации роторного экскаватора наиболее вредными являются для человека и окружающей среды сварочные операции. Вредные ве-щества проникают в организм человека через дыхательные пути, а так же через кожу и с пищей, вызывая при этом отравление, нарушая процесс пищеварения и дыхания, а также зрения.
Снижение запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны обеспе-чивается:
1. применение технологических процессов и оборудования, исключающих
образование вредных веществ;
2. применением отточной вентиляции;
3. применением защитных средств (респираторов, спец. одежды);
4. применением дистанционного управления производственными процессами, в процессе которых выделяются вредные вещества.
1.1.4.Оценка уровня шума
В экскаваторе шум создается движущимися частями и механизмами. Шум, создаваемый движущимися частями составляет:

Источник шума Величина, дБ
Электродвигатель 40
Редуктор 30
Включение тормоза 25
Движение роторного экскаватора 40

Производственный шум оказывает раздражающее действие на нервную систему, ускоряет процесс утомления, снижает трудоспособность, внимание к опасностям и может привести к постепенному развитию глухоты. Длительное воздействие громкого шума на человека ведет к снижению производительности труда на 10 - 40 %.
Для снижения уровня шума применяют:
1. облицовку кабины звукопоглощающими материалами;
2. уменьшение шума в источнике;
3. изменение направленности излучения шума.
Нормы допустимых уровней шумов должны соответствовать требованиям ГОС-Та 12.1.003-83.
1.1.5.Двыжущиеся части машин и механизмы
Движущиеся механизмы экскаватора (роторная стрела, ротор, отвальная стрела, поворотная платформа) составляют опасную зону экскаватора. Движу-щиеся механизмы могут привести к травматизму и гибели человека.
Средствами защиты, препятствующими попаданию человека в опасную зону, являются оградительные устройства в соответствии с ГОСТ 13.54.8-83 и ОСТ24.006.01 -83.
5.1.2. Обеспечение электробезопасности при изготовлении и эксплуатации ро-торного экскаватора
1.2.1. Оценка возможности обеспечения электробезопасности для роторного экскаватора
Персонал, обслуживающий электроустановки, должен предварительно пройти обучение безопасным методам работы на рабочем месте и сдать экзамен квалификаци¬онной комиссии. В соответствии с «Правилами технической экс-плуатации и безопасного обслуживания электроустановок промышленных пред-приятий» установлено пять квали¬фикационных групп. Группу устанавливает квалификационная комиссия сроком на один год.
При работе на экскаваторе механик подвергается повышенному значению напряжения в электрической цепи, замыкание которого может произойти через тело человека.
Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Выделяют два вида поражения:
1. электрические травмы - ожоги, нейтрализация кожи, механические
повреждения и сокращение мышц
2. электрические удары различной степени поражения, приводящие к
остановке дыхания, потере сознания, нарушении сердечной деятельности.
Цепь, которая питает кабину управления, имеет пониженное значение тока и напряжения, что в свою очередь делает их безопасными для человека. С целью устранения опасности поражения людей электрическим током используется за-земление экскаватора, а также используют в силовой цепи двойную изоляцию. Средства защиты от поражения электрическим током ус¬тановлены ГОСТом 12.4.011-75.


1.2.2.Обеспечение электробезопасности при работе и обслуживании ротор-ного экскаватора
Для устранения опасности поражения людей электрическим током при по-яв¬лении напряжения на конструктивных частях электрооборудования и самой металлоконструкции применяются заземляющие устройства. Защитное заземле-ние - это преднамеренное соединение нетоковедущих ме¬таллических частей оборудования с землей для предотвращения поражения работающих людей электрическим током при пробое на корпус или появле¬нии потенциала на обо-рудовании.
Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопас-ных значений напряжений соприкосновения и шага за счет снижения потен¬циала или его выравнивания с заземленным оборудованием.

Рис.1 Роторный экскаватор
Расчет заземляющего устройства
Выбираем заземляющее устройство, характеризующееся тем, что его за-землители распределены по контуру. Выбираем предельно допустимое со-противление заземляющею устройства Rн.
Согласно ПУЭ в электроустановках напряжением до 1000В RH= 4[Ом]. Определяем сопротивление растекания тока имеющих естественные заземли¬тели. Сопротивление горизонтально расположенных в земле металлических трубопроводов может быть рассчитано по формуле:

где;
- длина трубопровода = 3м;
d - коэффициент диаметра трубы = 0, 055;
- глубина заложения в грунт = 2м;
- удельное сопротивление грунта = 0, 4* 10 [Ом*см]
п - количество заземлителей

- коэффициент использования трубчатых заземлителей; г3 - сопротивление заземляющего устройства по нормам = 40 (ом)

принимаем =3. Эквивалентное сопротивление грунтового заземления

Фактическое сопротивление грунтового заземления будет несколько больше, чем эквивалентное.
Параллельное соединение заземлителей осуществляется стальными поло-сами прямоугольного сечения, которые находятся в земле, и в то же время сами являются заземлителями.
Сопротивление заземленных полос.
L=9[м] - суммарная длина всех полос
= 0,05[м] - ширина полосы

Действительное сопротивление всех полос определяется с учетом вза¬имного эк-ранирования заземлителей и полос

Общее сопротивление определяется по формуле

Значение общего сопротивления меньше допускаемого сопротивления на 4 Ома.

Рис.2 Заземляющее устройство
1.Заземляющий провод
2.Зазмлитель
d- диаметр трубы-заземлителя,
l- длина трубы-заземлителя,
f- заглубление заземлителя.

Выводы:
1.При применении рассчитанного заземления устраняется опасность поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования и самой металлоконструкции роторного экска-ватора.
2.Для обеспечения электробезопастности при проведении работ необходимо пе-риодически измерять электрическое сопротивление заземления и при превыше-нии им допустимого уровня необходимо производить его ремонт.


5.2.Обеспечение экологической безопасности при производстве роторного экс-каватора
5.2.1. . Экологическая оценка производственного процесса при эксплуатации ро-торного экскаватора
Производственный процесс изготовления деталей и узлов роторного экс-каватора осуществляется на предприятии, поэтому воздействие на окружающую среду характеризуется экологичностью производства.
Проблема охраны окружающей среды возникает при ремонте и производ-стве металлоконструкции роторного экскаватора. При этом применяются такие виды работ:
а) ручная дуговая сварка;
б) станочная механическая обработка;
в) окрасочные операции.
При этих работах наблюдается повышенная запыленность, загазованность рабочей зоны.
Воздействие пыли на человека зависит от ее характера. Пыль делится на раздражающую и токсическую. Раздражающая пыль может привести к профес-сиональным заболеваниям дыхательной системы человека. Токсическая пыль действует как введенный в организм яд и вызывает отравление.
Кроме вредного воздействия на организм человека пыль повышает износ оборудования, в основном его трущихся частей. Излишняя запыленность устра-няется применением вентиляционных устройств. Существует возможность ис-пользования, индивидуальных средств зашиты от пыли: защитные очки, рес-пираторы.
Нормы предельно допустимых значений концентрации пыли в воздухе ра-бочей зоны установлены в ГОСТ 12.1.005-76.
При сварочных работах на 1 кг использованных электродов в атмосферу выделяется 11 гр. вредных веществ.
При механической обработке с использованием СОЖ на 1 кВт мощности электродвигателя выделяется 0,0063 г/час тумана эмульсора.
При окрасочных работах выделяются пары толуола 70-360 мг/м .
Вредные вещества могут привести к производственным травмам, связан-ных с отравлениями, а также к различным профессиональным заболеваниям или отклонениям в состоянии здоровья как у работающих, так и у неработающих людей или у следующих поколений.
Основным способом защиты от вредных веществ является строгое выпол-нение правил техники безопасности при работе с ними. Необходимо пользовать-ся средствами индивидуальной защиты.
Нормы, определяющие безопасность работы с вредными веществами оп-ределены в ГОСТ 12.1.007-76.

5.2.2.Обеспечение защиты окружающей среды от воздействия нефтепродуктов и масел при производстве роторного экскаватора
При очистке сточных вод от нефтепродуктов и масел (СОЖ), на предпри-ятиях используют нефтеловушки, горизонтальными отстойниками.
1. для расчета нефтеловушек необходимо знать скорость всплывания нефтепро-дуктов:

где d - средний диаметр частиц нефтепродукта (мкм);
Рв , Рн плотность сточной воды и нефтепродуктов; И - динамическая вязкость сточной воды

2. выбираем горизонтальную составляющую скорости течения сточной воды:

3. площадь поперечного сечения ловушки:

4. при установленной ширине В = О м определяем высоту нефтело-вушки:

5. наименьшая длина нефтеловушки:

6. время оттаивания сточной воды в нефтеловушке:


Рис.3 Схема нефтеловушки
При применении нефтеловушки с полученных при расчёте параметрами экологическая безопасность при производстве роторного экскаватора будет обеспечена.

Выводы:
1.При применении рассчитанной нефтеловушки для очистки сточных вод при производстве и ремонте роторного экскаватора концентрация в них будет ниже допускаемых пределов, т.е. экологическая безопасность обеспечена.
2.Для нормального функционирования нефтеловушки необходимо периодически по мере её засорения производить очистку.

С учётом осуществления всех предпринимаемых для защиты окружающей среды мероприятий весь комплекс работ связанных с производством, эксплуата-цией и ремонтом роторного экскаватора, рассматриваемых в данном дипломном проекте, позволяет снизить влияние вредных и опасных факторов до минималь-ных и является экологически безопасным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 6.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Введение
1. Общая характеристика и назначение объекта
проектирования.
Роторный экскаватор - машина непрерывного действия, предназначенная для добычи огнеупорного сырья. Экскаватор работает в карьере круглогодично.
1.1. Технико-экономические характеристики объекта
проектирования:
Производительность - 315м3 /час
Диаметр ротора - 3 м
Число ковшей - 8 шт
Ширина ленты -1м
1.2. Технико-экономические характеристики базового
варианта:

Производительность - 250 м3/час
Диаметр ротора -2м
Число ковшей - 10 шт
Ширина ленты - 0,5 м

2. Расчёт капитальных затрат.
Капитальные затраты на внедрение новой техники- это единовременные затра-ты, связанные с осуществлением технического решения. В зависимости от ха-рактера этих решений состав капитальных затрат может быть различным.
К=Кэкскаватора+Ксопутствующие
Кэкскаватора - капитальные затраты по экскаватору,
Ксопутствующие – сопутствующие затраты.
Кэкскаватора = Ц+Км+Ктр+Кзч
Ц – цена единицы оборудования,
Км- затраты на монтаж,
Ктр- затраты на транспортировку,
Кзч- затраты на запчасти.
а). Расчет себестоимости и цены проектируемой машины.
Рассчитываем методом калькуляции по статьям затрат.

Sm - затраты на основные материалы, руб.
Sn – затраты на покупные полуфабрикаты и комплектующие.
L – основная заработная плата производственных рабочих , руб.
К1 – процентное отношение расходов по содержанию оборудования;
К2 – процентное отношение общецеховых расходов,
К3 - процентное отношение общезаводских расходов,
К4 - процентное отношение внепроизводственных расходов,
α – процент дополнительной з/п.
β – процент отцислений на соц.страхование.( =14%)


Капитальные затраты на модернизацию экскаватора ЭРГ -250 до произво-дительности
315 м3/час

Наименование Норма расхода Цена, тыс.руб
Металлоконструкции 3000 60
Ковши 8 шт 1,6
Двигатель 90 кВт 4 шт 200
Тормоз ТКП-300 4 шт 20
Затраты на монтаж - 500
Прочие - 100
Итого: - 881,6

 

б.) Расчет себестоимости модернизированной машины.

Себестоимости модернизированной машины определяется по формуле:

Sмодернизированной =Sбаз.-Sэл.баз.+Sэл.модерн.
Sмодернизированной =Sбаз.-Sэл.баз.+Sэл.модерн = 6*106-1.5*106 – 1*104 – 6*105 – 7*104 + 1.56*106 + 1.16*104 + 8*105 +9*104 + 5*105 +1*105 =6881600 руб.
Стоимость базовых элементов:
SМеталлоконструкция = 1500000 руб.
SКовш = 10000 руб.
SЭлектродвигатель = 600000 руб.
SТормоза = 70000 руб.


Расчет эксплуатационных затрат.
При расчёте экономической эффективности транспортных средств и средств механизации под эксплуатационными затратами понимаются удельные издержки, связанные с эксплуатационным обслуживанием экскаватора.
Определяем технологическую себестоимость.
Стех=Сз+Сэл.эн+Ср+Са+Свсп.

Сз = К1*К2*Fэф.*rтар.*Nсп.
К1= 1,15
К2= 1,14
Fэф- эффективный годовой фонд рабочего времени.
rтар – тарифная ставка.
Nсп. – численность рабочих.
Сзбаз =1.15*1,14*12*2288*10=360000 руб.
Сзмод=1,15*1,14*12*3051*10=480000 руб.

Затраты на электроэнергию
Сэл = Цэл ∙ Ny ∙ Fд ∙А ∙ ω1∙ω2,где
Fд - действительный фонд работы машины в год
Цэл - цена за 1 кВт эл.энергии = 0,7 руб. т.к. привод экскаватора питается энер-гией от трансформатора, который в свою очередь работает на дизельном топли-ве.
ω1,ω2- коэффициенты использование Э.Д. по мощности и времени.
Ny - установочная мощность двигателя = 360 кВт и 180 кВт
Сбэл =0,7 ∙ 180 ∙ 3456 ∙4∙0,25= 435456 тыс.руб
Смэл = 0,7 ∙ 360 ∙ 3456 ∙4∙0,25=870912 тыс.руб
Транспортные расходы
sбтр= sмтр =20000 p
Отчисления на амортизацию

, если не будем учитывать Цл- цена ликвидации, то получим:

Ц - цена машины
Но - 26% - общая норма амортизации




Расчеты показывают, что применение нового модернизированного экска-ватора приводит к экономии средств при закупке материалов, а также к экономии эксплуатационных затрат на протяжении всего периода эксплуатации, тем самым обеспечивая экономический эффект 4473,4 тыс.руб.


Литература.
Рабочие органы роторного экскаватора. Ю.И. Беляков, В.М.
Владимиров. Москва «машиностроение» 1967.
Совершенствование экскаваторных работ на карьерах. Ю.И. Беляков,
В.М.Владимиров. Москва «Недра» 1974.
Исследование гидропривода рабочего оборудования роторного
экскаватора. Отчет по научно исследовательской работе.
г.Крамоторск. 1973.
Исследование объемного гидропривода роторного экскаватора
ШРС — 160. Отчет по научно исследовательской работе.
г.Крамоторск. 1973.
Анализ работы роторного экскаватора на добычи сырья огнеупорной промыш-ленности. В.И. Сероштан. Украина Н.И.И.Н.Т.И. Киев 1970г.
Инструкция роторного экскаватора РЭ-120. Донецк. 1970г.
Технический проект ЭРГ-250. Чсов-Яр. 1969г.
Строительные машины. П.С. Гренкевич. Москва. «Машиностроение» 1975г.
Машины непрерывного действия. Р.Я. Зенков, И. И.Иванов. Москва.
«Машиностроение» 1987г.
10.Определение линейных параметров роторного экскаватора.
В.И.Сероштан. ЦНИИТЭИ «Огнеупоруд». 1965г. 1 1 .Справочник технолога машиностроителя. А.Г.Косиловой,
Р.К.Мещерикова. Т-1, Т-2. Москва. «Машиностроение» 1986г. 12.Справочник молодого электросварщика. Э.К.Карамазов. Москва.
«Высшая школа » 1992г. 13.Механизация и автоматизация ПТРС работ. А.И. Головин.
Методические указания. Калуга. «КФ МГТУ» 1981г. 14.Анализ влияния раз-личных факторов на производительность роторных экскаваторов. В.Pi Серош-тан. Украина «ДонНИГРИ» 1970г.




Комментарий:

Дипломная работа полная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы