Конструктивная разработка грейферного оборудования на базе экскаватора KOMAT'SU PC200

Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида грейферного оборудования на базе экскаватора KOMAT'SU PC200 (на формате А1) представлен в трех проекциях с указанием габаритных размеров, обозначением позиций и техническими характеристиками:

• Базовая машина - KOMAT'SU PC200
• Тяговое усилие - 178 кН
• Мощность двигателя - 110 кВт
• Эксплуатационная масса агрегата - 20500 кг
• Грейферное оборудование:

- тип действия - приводной

- тип привода - гидравлический

- тип челюсти - ковшеобразный

- количество челюстей - 2

• Габаритные размеры:

- длина - 9480 мм;

- ширина - 2800 мм;

- высота – 3040 мм;                                                 

2. Сборочный чертеж грейферного оборудования (А1) с разрезами, с указанием посадок, технических условий:

• Размеры приведены для справок;
• Неуказанные предельные отклонения отверстий по H11, H12, остальных по JS14/2;
• Во все места установки детали 25 ввести смазку Литол-24;
• Рабочее давление в гидросистеме - 6,3 МПа

3. Ковш грейферного оборудования в сборе (А1) с указанием допусков и сварных швов, с техническими требованиями:

• Сварку выполнить проволокой Св-08Г2С ГОСТ 2246-70;
• После сборки покрасить в черный цвет ГОСТ 28246-2017

4. Рабочий чертеж стойки грейферного оборудования (А1):

• Деталь 8 устанавливать после сварки детали 7

Дополнительные материалы: приведена расчетно-пояснительная записка на 31 странице, где выполнены:

• Обзор грейферного оборудования

Грейферными агрегат состоит из базового гусеничного экскаватора или крана и самого грейфера. Грейфер - приспособление, предназначенное для извлечения и погрузки навалочных и штучных грузов.

Приведена классификация грейферного оборудования по назначению, по кинематическому типу действия, по типу челюстей, по типу захвата, по количеству челюстей грейфера, по управлению челюстями грейфера, по виду движения челюстей грейфера.

Рассмотрены патентные решения: Патент №2226496. Грейфер многочелюстной электромагнитный постоянного тока; Патент №2314991. Многочелюстной гидравлический грейфер; Патент № 2301191. Гидравлический грейфер; Патент №2165386. Гидромеханический грейфер; Патент №2469947. Грейфер сферический; Патент №2361086. Рабочий орган стволовой погрузочной машины

• Обзор разрабатываемой конструкции

Грейферный агрегат представляет собой навесное оборудование на гусеничный экскаватор KOMAT’SU PC200. Представлены технические характеристики и стандартное оборудование для базовой машины.

Грейферное оборудование состоит из двух ковшей, общим объемом 2,5 м³, стойки, кронштейна, соединяющего всю конструкцию с базовой машиной при помощи болтов, механизмом регулирования согласованной работы ковшей, осей и привода в виде двух гидроцилиндров.

Ковш состоит из листовых тел, двух труб и кронштейнов. Стойка представляет собой сварную металлоконструкцию, состоящую из двух сборочных единиц, трубы и листовых тел. Кронштейн предназначен для соединения всей конструкции грейферного оборудования с базовой машиной. В проушины и стрелу экскаватора вставляется палец, который и несет на себе всю нагрузку. В основании кронштейна лежит кругляк. К центру кругляка приварена опора с ребрами жесткости и проушинами. Шток гидроцилиндра выполнен из прочной Стали 45. Ось представляет собой сварную единицу, состоящую из оси, крепления и крышки. Она несет на себе высокие нагрузки. Для более надежной фиксации оси в рабочем пространстве, креплением при помощи болта она соединяется с соприкасаемой поверхностью. Для более надежного крепления кронштейна с основной частью грейферного оборудования используется болтовое соединение. Практически все детали в сборочных единицах металлоконструкций сделаны из листового тела, материалом которого выбрана Сталь 3. В качестве смазочных материалов применять Литол-24.

Рабочий цикл грейфера включает в себя следующие операции:

• Опускание порожнего раскрытого грейфера на материал. Штоки гидроцилиндров при этом должны быть втянуты;
• Зачерпывание материала. Заполнение грейфера материалом осуществляется при смыкании челюстей – ковшей. Работа гидроцилиндров должна быть равномерной и совместной;
• Подъем груженого грейфера. Штоки гидроцилиндров выдвинуты. Подъем осуществляется благодаря силовым установкам базовой машины – экскаватора;
• Опорожнение груженого грейфера. Раскрытие челюстей осуществляется при втягивании штоков гидроцилиндров при этом и происходит выгрузка материала.

Вся силовая работа грейферного оборудования лежит на гидроцилиндрах – гидродвигателях возвратно-поступательного действия. Рабочее давление на данной машине – 6,3 МПа. Приведена схема работы грейферного оборудования в закрытом и открытом положении.

• Расчет производительности грейферного оборудования:

• Расчет сил, действующих во время копания на элементы грейфера

Приведена схема сил, действующих на грейфер (одну часть) во время начала зачерпывания груза. Определены усилия:

Найдены реакции опор и выполнена проверка.

• Подбор гидроцилиндра

Определено расчетное давление гидрооборудования - 4,725 МПа; вес груза - 12000 Н; полное усилие, необходимое для работы гидроцилиндра – 30023,26 Н и диаметр гидроцилиндра – 89,9 мм.

По ГОСТ 6540-68 выбран диаметр – 100 мм. Из конструктивных соображений ход поршня принят равным 800 мм.

• Подбор болтов для соединения кронштейна с рабочей частью грейфера:

Представлена схема усилий болтов со стороны кронштейна на грейфер Принят проектный диаметр болта 36 мм.

• Подбор гидроцилиндра по диаметру поршня. Расчет штока на устойчивость

Из условия прочности определен диаметр поршня – 99 мм. По ГОСТ 6540-68 принят диаметр штока 100мм. Выходит, что диаметр поршня равен диаметру штока.

• Расчет оси на срез

Рассмотрена деталь ГР-21.01.09.001, которая представляет собой ось. На неё действует сила смятия со стороны гидроцилиндра. Ось изготовлена из материала Сталь 40. Приведена схема усилия, действующего на ось со стороны гидроцилиндра.

Определено напряжение среза 91,8 МПа и допускаемое напряжение среза – 280,5МПа. Условие прочности выполняется.

• Заключение

В проекте было спроектировано грейферное оборудование на базе экскаватора KOMAT’SU PC200, имеющее две челюсти – ковша на гидроприводе. Проведен обзор и анализ существующих агрегатов, представлена классификация грейферов, дано описание проектируемой конструкции. Выполнен расчет основных параметров оборудования, рассчитаны на прочность наиболее нагруженные узлы соединения.

 В программе: Компас 3Dv