Конструктивная разработка экскаватора Э-656 с гибкой подвеской рабочего оборудования

Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида экскаватора с гибкой подвеской рабочего оборудования (на формате А1) с указанием габаритных размеров и техническими характеристиками:

• Базовая машина - Э-656
• Оборудование - прямая лопата
• Тип подвески рабочего оборудования - гибкая
• Емкость ковша - 0,6 м³
• Двигатель - СМД-17К
• Мощность - 74 кВт
• Масса экскаватора - 20,67т

Технические требования:

Конструкция экскаватора должна обеспечивать:

• возможность использования не менее 3 видов рабочего оборудования с различными сменными рабочими органами;
• движение элементов рабочего оборудования в отдельности и возможное совмещение рабочих движений;
• устойчивость при работе, в том числе с наклоном в любом направлении на угол не менее 0,087 рад к горизонту с основным рабочим оборудованием;
• устойчивость при передвижении по твердой сухой поверхности вдоль косогора (конкретные значения поперечного уклона указывают в технических условиях);
• стопорение поворотной части относительно неповоротной в транспортном положении;
• установку буксировочного приспособления и буксирование со скоростью до 40 км/ч;
• управление колесными тормозами и стоп-сигналами экскаватора от соответствующих систем тягача;
• топливные баки на экскаваторе должны иметь вместимость, обеспечивающую не менее 9 моточасов непрерывной работы двигателя;
• конструкция экскаватора должна обеспечивать безопасность их эксплуатации, технического обслуживания и хранения при соблюдении обслуживающим персоналом требовании эксплуатационной документации.

2. Сборочный чертеж рабочего оборудования экскаватора с гибкой подвеской (А1) приведен в двух проекциях с обозначением позиций сборочных единиц и деталей
3. Кинематическая схема экскаватора с гибкой подвеской пневмоколесного (А1) с указанием элементов:

• Грузовой барабан
• Грейферный барабан
• Обгонная муфта
• Фрикцион
• Стрелоподъемный барабан
• ДВС

Дополнительные материалы: приведена расчетно-пояснительная записка на 38 страницах, где выполнены:

• Анализ патентной литературы

В данном проекте разработан экскаватор с гибкой подвеской рабочего оборудования на пневмоколесном шасси Э-656. Существуют различные конструкции рабочих органов и оборудования экскаваторов с гибкой подвеской. Рассмотрены некоторые из них: патент RU 2310046 Е02F9/22 (экскаваторы на пневмоколесном ходу с гидромеханическим приводом), патент RU 2491389 E02F3/40 (рабочее оборудование выемочно-погрузочных машин), патент RU 881226 E02F5/06 (одноковшовые экскаваторы и другие машины с гибкой подвеской рабочего оборудования).

• Назначение, краткое описание устройства и работы машины

Экскаватор Э-656 на пневмоколесном ходу, созданный на базе гусеничного экскаватора Э-652, имеет рабочее оборудование прямой и обратной лопат, драглайна и грейфера с ковшом емкостью до 0,65 м3 и оборудование крана грузоподъемностью 10 т.

Необходимое снижение скоростей подъема и опускания стрелы при работе краном достигнуто за счет установки дополнительного шестеренно-червячного реверса стрелы. Для снижения числа оборотов поворотной платформы до 1 об/мин и хода до 0,35 км/ч в двухскоростном редукторе поворотного механизма изменено передаточное отношение шестерен. Стрела крана снабжается специальным телескопическим упором.

Ходовая часть экскаватора состоит из двух ведущих мостов. Передний мост опирается на сдвоенные пневматические колеса, задний - на одинарные. Рулевое управление автомобильного типа, с пневматическим сервоусилением. Ходовая часть имела аутриггеры - выдвижные сзади и поворотные около передней оси (внутри базы).

Привод экскаватора осуществляется от дизеля КДМ-100. Фактическая потребная мощность – 80 л.с. Скорость передвижения – до 17 км/ч, вес с оборудованием прямой лопаты 22,4 т.

Торможение груза и стрелы производится работающим двигателем. Управление механизмами крана-экскаватора пневматическое. На кране-экскаваторе предусмотрены независимое управление стрелоподъемной лебедкой.

При работе крана возможно совмещение следующих движений: подъема (опускания) груза с поворотом; подъема (опускания) груза с передвижением крана; изменения вылета стрелы с ее поворотом; изменения вылета стрелы с передвижением крана.

Для предотвращения запрокидывания стрелы имеется телескопический упор. По железной дороге кран перевозится со снятой стрелой. По шоссе кран буксируется автомобилем ЯАЗ-210 (КрАЗ) или МАЗ-500.

• Расчет основных параметров одноковшового экскаватора

В качестве аналога взят экскаватор Э-656. Объем ковша прямой лопаты в данном случае равен 0,6 м3.

Результаты расчета:

• Общий расчет подъемного и напорного механизмов экскаватора

При работе одноковшовых экскаваторов их рабочие органы, механизмы и металлоконструкции подвергаются нагрузкам, которые изменяются в широких пределах. Поэтому для определения мощности, затрачиваемой на работу основных механизмов, необходимо найти сопротивления, возникающие при выполнении отдельных операций.

Найдены касательная (178,89кН) и нормальная (53,66кН0 составляющие общего сопротивления грунта копанию.

Результаты расчета подъемного и напорного механизмов:

На одну ветвь подъемного каната приходится усилие в 280,1 кН. Выбран диаметр каната - двойная свивка типа ЛК-Р конструкции 6x19 (1+6+6/6)+1 о.с. (ГОСТ 2688-80) диаметром 42,0 мм и разрывным усилием 1185 кН.

Активное напорное усилие определено для трех расчетных положений: начало копания – 446,12 кН; конец копания – 541,50 кН; при полностью выдвинутой рукояти с подъемом груженого ковша в крайнее верхнее положение – 265,20 кН. Приведены размерные схемы экскаватора и многоугольники сил для расчета усилия напора в трех положениях.

Найдена мощность напорного механизма для максимального усилия напора: 381,88 кВт. Определена эксплуатационная производительность - 69,68 м³/ч.

• Определение устойчивости экскаватора

Устойчивость экскаватора проверяется для двух режимов – транспортного и рабочего, причем в каждом режиме рассматривается два положения.

В транспортном режиме два положения: при движении на подъём и при спуске. Определен предельный угол подъёма - 22º. Коэффициент запаса устойчивости при потере устойчивости относительно задних колёс - 1,24>1,2. Коэффициент запаса устойчивости при опрокидывании при движении относительно точки контакта с опорной поверхностью направляющих колёс – 2,76 >1,2. Условие устойчивости выполняется.

В рабочем режиме два положения: при полной загрузке ковша и при выгрузке материала. Определена реакция грунта на зубьях ковша экскаватора – 138 кН. Коэффициенты запасы устойчивости при полной загрузке - 1,17>1,15; при разгрузке материала - 1,16>1,15. Условие выполняется.

В проекте описана техника безопасности, охрана окружающей среды и ресурсосбережение при работе машины, роль метрологии и стандартизации при проектировании машин.

Заключение:

В ходе выполнения модернизации рабочего оборудования экскаватора с гибкой подвеской рабочего оборудования (прямой лопаты) на пневмоколесном ходу на базе прототипа Э-656 проведен патентный анализ конструкций в сфере экскаваторов с гибкой подвеской, описаны предложения по модернизации экскаватора, выполнены основные расчеты параметров машины, рабочего оборудования, расчет на устойчивость в транспортном и рабочем положениях.

Спецификация – 2 лист

В программе: Компас 3Dv, AutoCAD