Технические науки/4. Транспорт

к.т.н. Алдабергенова Г.Т.

Казахстанский университет «Алатау», Казахстан

Определение устойчивости экскаватора и выбор противовеса

Тяжелые условия эксплуатации экскаваторов, при которых возникают значительные динамические нагрузки на рабочее оборудование и привода выдвигают особые требования к проектированию машин с учетом устойчивости. Устойчивость экскаватора требует уравновешивания действующих нагрузок.

Для этого служит противовес, который выбирают из условия, согласно которому равнодействующая всех сил, действующих со стороны поворотной платформы не должна выходить за пределы опорно-поворотного круга.

Вес противовеса должен удовлетворять различным вариантам сменного рабочего оборудования. При расчете, как правило, определяется два значения силы тяжести противовеса. Одно значение соответствует возможности опрокидывания поворотной платформы «вперед», то есть в сторону рабочего оборудования, а другое значение определяется исходя из возможности опрокидывания платформы «назад». Выбранная сила тяжести противовеса должна быть меньше того значения, которое соответствует опрокидыванию платформы «назад».

При определении силы тяжести противовеса с обратной лопатой, способной опрокинуть платформу «назад» предполагается, что ковш при максимальном вылете опущена на землю.

Для определения противовеса составляем уравнение равновесия относительно заднего опорного катка. Вес ковша полностью воспринимается грунтом и в опрокидывании платформы участвует половина тяжести рукояти и стрелы.

Коэффициент устойчивости можно определить по формуле

, (1)

, (2)

где удерживающая сила от опрокидывания;

опрокидывающая сила;

вес ковша;

вес рукояти;

– вес стрелы.

Условие устойчивости

(3)

где – сумма моментов всех удерживающих сил машины относительно ребра опрокидывания

, (4)

где сила тяжести i-го удерживающего элемента машины;

расстояние от центра тяжести элемента до ребра опрокидывания.

Сумма моментов всех опрокидывающих сил относительно ребра опрокидывания

(5)

где сила тяжести -го опрокидывающего элемента;

– расстояние от центра тяжести элемента до ребра опрокидывания;

коэффициент запаса устойчивости (=1,15).

Учтены моменты: противовеса, ходовой рамы, силовой установки, поворотной платформы, механизма поворота многоцелевого рабочего оборудования ковша, груза, рукояти, стрелы.

(6)

где – сила тяжести силовой установки, (мощность установки);

расстояние от центра тяжести силовой установки до ребра опрокидывания;

– сила тяжести поворотной платформы;

расстояние от центра тяжести поворотной платформы до ребра опрокидывания;

G₃ – сила тяжести ходовой части экскаватора, ( – масса экскаватора);

расстояние от центра ходовой части экскаватора до ребра опрокидывания.

(7)

где сила тяжести груза.

(8)

где коэффициент наполнения;

коэффициент разрыхления;

объем ковша;

плотность груза;

расстояние от центра тяжести груза до ребра опрокидывания;

сила тяжести ковша;

расстояние от центра тяжести ковша до ребра опрокидывания;

сила тяжести рукояти;

расстояние от центра рукояти до ребра опрокидывания;

сила тяжести стрелы;

расстояние от центра стрелы до ребра опрокидывания.

(9)

Если удерживающая сила больше по величине, то это означает, что агрегаты и механизмы на поворотной платформе выдвинуты вперед. Пользуясь методом веревочного треугольника противовес можно определить графически.

Литература:

1. Волков Д.П., Алешин А.И., Крикун В.Я. Строительные машины. М: Высшая школа, 1988. – 239 с.

2. Ветров Ю.А, Керов А.А., Кондра А.Ф., Станевский В.П. – Киев: Вища школа, 1981. - 384 с.