Курсовая работа (т): Расчёт параметров рабочего оборудования фронтального погрузчика

2. Определение сопротивлений при черпании материала ковшом погрузчика

Процесс заполнения ковша материалом начинается с внедрения ковша в штабель материала при поступательном движении погрузчика вперед (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 - Схема сил, действующих на ковш погрузчика при внедрении в штабель материала с последующим поворотом

После внедрения ковша в штабель материала его заполнение осуществляется путем поворота относительно шарнира 0 (рисунок 2.1), сопротивление которому определяется с учётом сдвига и подъёма призмы материала и преодоление силы тяжести ковша при самых тяжёлых условиях работы (при зачерпывании тяжелого среднекускового щебня и наибольшей высоте штабеля).

Усилие  в начале поворота (при допущении, что силы сопротивления сдвигу материала по лобовой , и боковой  поверхностям и сила веса сдвигаемого материала  приложены к режущей кромке ковша [1]), на которое должны быть рассчитаны гидроцилиндры механизма поворота ковша, определяется по формуле (рисунок 2.1):

, Н,                   (2.1)

Где - веса ковша, Н.

- плечи действия сил, м.    

Вес основного ковша  составляет от 0,3 до 0,35 от номинальной грузоподъемности погрузчика.

 Н.

 Н.

Плечи действия сил с небольшими погрешностями можно принять:

=0,37 м.                (2.2)

 = 0,93 м.           (2.3)

Плечо  действия силы  может быть определено из кинематической схемы.

=0,42 м.

Сила  определяется по формуле:

, Н.               (2.4)

 Н.

Где  - величина напряжения при сцеплении сыпучих материалов с от 40 до 1000 Па. Для среднекускового щебня при кратковременном слеживании можно принять  от 200 до_400 Па;

 - коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения (для большинства строительных сыпучих материалов можно принять  =1,86);

, м.                (2.5)

, м

Где - глубина внедрения режущей кромки ковша в штабель материала (рисунок 3.1), м;

= 0,74 м                 (2.6)

Глубина ковша определяется по формуле:

, м             (2.7)

, м.

Суммарная сила сопротивления сдвигу материала по боковым поверхностям  определяется по формуле:

= 758,88 Н.

Где - площадь боковых площадок, м.

Боковая площадь сдвига определяется по формуле:

=0,51 м.

Вес материала в призме сдвига :

, Н

 т =23800 Н

Где - объём призмы сдвигаемого материала, м;

- плотность материала, в среднем =16 кН/м.

Для сыпучего материала объём призмы сдвигаемого материала при повороте ковша определяется по формуле:

, м.

 м.

Объем и вес сдвигаемого материала могут быть меньше объема ковша и номинальной грузоподъемности погрузчика.

3. Расчет механизма подъема стрелы

Усилие в гидроцилиндрах подъема стрелы определяются по формуле:

, Н                         (3.1)

 Н.

Где - вес ковша с грузом, =0,325·2000+2000·10=26500 Н.

 - вес стрелы с элементами рычажной системы, Н;

 - расстояние от центра тяжести стрелы с элементами рычажной системы до оси шарнира поворота стрелы, около 0,5, м;

- длина стрелы , м;

 - передаточное отношение механизма подъёма рабочего оборудования;

- К.П.Д. механизма.

Вес стрелы с элементами рычажной системы (вес оборудования) ориентировочно может быть определен из следующих зависимостей:

, Н                  (3.2)

,Н                (3.3)

Где - вес базового шасси, Н;

 - безразмерный коэффициент, для колесных погрузчиков от 0,35 до 0,45, для гусеничных - от 0,25 до 0,35;

 - удельная грузоподъемность, для колесных погрузчиков 0,25 до 0,35, для гусеничных - от 0,2 до 0,25.

 - вес стрелы с элементами рычажной системы, Н;

Из данной зависимости составим систему и найдем вес трактора и вес оборудования:

Передаточное отношение механизма подъёма рабочего оборудования погрузчика:

   (3.4)

Где  - начальная длина гидроцилиндра (рисунок 2.4), м;

- ход штока гидроцилиндра (рисунок 2.4), м;

,,Δ- постоянные величины для конкретного механизма.

 м.

 м.

Где , -длина звеньев механизма, м.

=1,07 м.  =1,04 м.

Рисунок 3.1 - Схема к определению постоянных конструктивных величин рабочего оборудования погрузчика

4. Выбор гидроцилиндров поворота ковша и подъема стрелы

Выбор гидроцилиндров проводится в зависимости от усилия приведенного к штоку поршня гидроцилиндра.

Так как в механизме подъема стрелы и поворота ковша участвуют по два гидроцилиндра соответственно, то разделив /2 и /2 получим усилие, приходящееся на один гидроцилиндр.

По исходным данным рабочее давление в гидросистеме 10 МПа. Таким образом для выбора гидроцилиндров необходимо знать их диаметры.

Известно, что рабочее давление в гидросистеме и усилие необходимое для подъема стрелы находятся в следующей зависимости:

Где Р - рабочее давление в гидросистеме

-площадь гидроцилиндра (подъема стрелы)

Учитывая, что = подставляем:

= P·  отсюда находим D гидроцилиндра

=0,127 м =127 мм.

По полученным значениям  подбираем стандартный гидроцилиндр для подъема стрелы.

Стандартный гидроцилиндр

=140 мм        =63 мм

=15386 мм

Выбор гидроцилиндра поворота ковша аналогично расчетам гидроцилиндра подъема стрелы.

=0,066 м =66 мм.

Стандартный гидроцилиндр

=80 мм           = 63 мм

= 5024 мм

Для определения технической производительности используем формулу

Где n - число циклов за 1 ч работы n=3600/t

t - продолжительность рабочего цикла

К - коэффициент наполнения ковша материалом, К=1

V - геометрическая вместимость ковша

К- коэффициент разрыхления материала, К=1

К - коэффициент учета технологичности производства работ или условий работ, К=0,9

Продолжительность рабочего цикла.

=+++++

Где - продолжительность наполнения ковша

- продолжительность рабочего хода

- продолжительность маневрирования транспорта

- продолжительность разгрузки ковша

- продолжительность холостого хода

- суммарное время, затрачиваемое на переключение передач и гидрораспределителя, =8 с.

Один из основных и наиболее простых способов выполнения погрузочных работ погрузчиком в транспортные средства является челночный способ - отличается возвратно-поступательным прямолинейным движением погрузчика. Движения транспорта под погрузку осуществляется возвратно-поступательно перпендикулярно направлению перемещения погрузчика. Поэтому продолжительность рабочего цикла погрузчика рассчитывается для челночного способа погрузки (рис 5.1)

Рисунок 5.1- Схема челночного способа погрузки материала в транспортное средство

-погрузчик, 2-транспортное средство

Продолжительность наполнения ковша приближенно рассчитывают по формуле:

Где

- глубина внедрения кромки ковша в материал, м;

- рабочая скорость внедрения, м/мин;

- коэффициент, учитывающий буксование ходовой части и скольжение гидротрансформатора, =1.5

- Внутренний диаметр гидроцилиндра поворота ковша =80 мм,