Одноківшовим екскаватором
Завдання: визначити місткість ковша екскаватора і тривалість його робочого циклу з подальшим порівнянням отриманих даних із характеристиками існуючих типових машин; визначити зусилля копання.
Вихідні дані для виконання вправи беруть із табл. 6.1.
Таблиця 6.1
Вихідні дані
| Варі- ант | Грунт | Схема роботи за рис. 6.1 | tц, c | Пекспл , м3/год | kрозп | kнап | kч |
| Вологий пісок т ср=0,05 МПа Щільна глина т ср=0,3 МПа | а, в б, г | 1,39 1,39 1,39 1,32 1,20 1,20 1,23 1,23 | 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,8 | 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,6 0,6 |
Продовження таблиці 6.1
| Супіски т ср=0,1 МПа Глина т ср=0,2 МПа Пісок вологий т ср=0,06 МПа Супіски т ср=0,2 МПа | а, г б, в а, в б, г | 1,23 1,24 1,24 1,24 1,20 1,22 1,22 1,22 1,32 1,30 1,25 1,25 1,26 1,26 1,27 1,28 1,30 1,25 1,39 1,39 1,32 1,30 1,20 1,22 1,22 1,32 | 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 0,8 0,9 0,8 0,9 1,0 0,9 0,8 0,8 0,9 | 0,6 0,9 0,9 0,9 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,6 0,8 0,8 0,9 0,7 0,8 0,6 0,9 |
Примітка: т ср – питома сила руйнування грунту
Методика розрахунку
Орієнтовна місткість ковша:
, м3,
де Пекспл – продуктивність екскаватора, м3/год; tц – тривалість робочого циклу екскаватора; kрозп – коефіцієнт розпушення грунту; kч – коефіцієнт використання екскаватора за часом; kнап – коефіцієнт наповнення ковша.
За отриманим орієнтовним значенням qор вибрати тип конкретної машини і виписати дійсну місткість її ковша (табл. 6.2).
Визначити уточнену тривалість циклу:
, с,
із врахуванням заданих у табл. 6.1 величин kрозп, kнап, kч.
За отриманими q і tц.уточн повторно вибрати місткість ковша екскаватора (поворотна лопата), виписати тип конкретної машини і її характеристики (табл. 6.2).
Площа поперечного перерізу грунту, що розробляє ківш екскаватора:
, см2.
Для екскаватора з поворотною лопатою довжину шляху копання Н беруть такою, що дорівнює найбільшій глибині лави Нк (табл. 6.2).
Товщина зрізу, см, h=F/В, де В – ширина ріжучої частини ковша, см. (див. табл. 6.2).
Площі лобових частин поперечного перерізу зрізу:
Fпз=b h n, см2,
де b – 6…8 см – ширина зубця; h – глибина різання, см; n =3…4 – кількість зубців на ріжучій частині ковша.
Площі бокових частин поперечного перерізу зрізу, см2 (див. рис. 6.1):
Fбок=F – Fпз.
Сумарна довжина ліній бокового зрізу грунту:
, см,
де kбок =0,8 – коефіцієнт глибини частини прорізу, яка розширюється.
Середньомаксимальна дотична складова сили різання гострими зубцями:
, Н,
де тср – питома сила руйнування грунту перед лобовою гранню зубця з кутом різання 45°, МПа (див. табл. 6.1); φ = 1 – коефіцієнт, який враховує вплив кута різання; ηбок =0,45 – коефіцієнт, який характеризує відношення питомих сил різання у бокових та лобовій частинах прорізу (для вихідних даних); ηбок.р = 6,5 – коефіцієнт, який характеризує відношення питомих сил різання боковими ребрами ножа.
Середньомаксимальна нормальна складова сили різання гострими зубцями, Н: N=Pctg (δ+μ), δ= 360° - кут різання; μ= 18…20° - кут тертя грунту об сталь.
Для притуплених робочих органів виникає додаткова сила опору грунту:
, Н,
де ηпл.зн – коефіцієнт, який враховує притуплення робочих органів і залежить від ширини ділянки зносу а = 0,5 b і товщини зрізу h (для h = 2 см; ηпл.зн =0,35 b; для h = 5 см; ηпл.зн =0,18 b; для h = 10 см; ηпл.зн =0,11 b; для h = 20 см; ηпл.зн =0,065; проміжні відношення визначити методом інтерполяції); Lпл.зн.=b – довжина зношеного ріжучого краю зубця ковша.
Середня дотична складова сили різання, Н: Рср=Рkе+Рпл.зн, де kе =0,8 – коефіцієнт енергомісткості процесу різання.
Середні нормальна складова сили різання:
, Н,
де δ 1=0,17 – кут між траєкторією різання і ділянкою зносу, рад.
Середня питома дотична сили різання:
, МПа.
Коефіцієнт питомої сили різання
,
де Ркоп.о – питома сила копання для умовного грунту з нульовим опором різанню, Мпа; k1 – безрозмірний коефіцієнт.
З достатньою точністю для практичних обчислень можна брати для екскаваторів Ркоп.о =0,025 Мпа; k 1=0,08.
Дотична складова сили копання:
Ркоп=Рср/kріз, Н.
Нормальна складова сили копання:
, Н,
де 
- коефіцієнт, який характеризує співвідношення складових повної сили копання грунту.
Визначення продуктивності одноківшевого екскаватора.
Вихідні дані слід взяти із табл. 6.1 та 6.2.
Продуктивність технічна
, м3/год.,
де q – місткість ковша, вибрана у результаті розрахунку з табл. 6.2; kнап, kрозп – відповідно коефіцієнти наповнення ковша і розпушування грунту (див. табл. 6.1); tц – тривалість циклу (див. табл. 6.1).
Змінна експлуатаційна продуктивність
Пзм=Пт пзм, м3/зм.,
де пзм= (0,72…0,83) tзм – коефіцієнт обліку роботи екскаватора за зміну; tзм =8 – тривалість зміни, год.
Практична робота №7