Расчет роторного траншейного экскаватора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «ВГТУ», ВГТУ)

Авиационный факультет

Кафедра Нефтегазового оборудования и транспортировки

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 по дисциплине: «Машины и оборудование газонефтепроводов»

Тема: «Расчет роторного траншейного экскаватора»

Выполнил: студент группы НГД-091

Шейкина Е.В. ______________

Проверил: ст. преп. кафедры НГО и Т

Куликова О.В.______________

Оценка__________ Дата__________

Воронеж 2012

Содержание

Введение                 5

1. Конструкции режущего инструмента роторных траншейных экскаваторов              11
2. Особенность функционирования режущего инструмента роторного траншейного экскаватора         18
3. Расчет параметров ЭТР-223          23
1. Производительность           23
2. Определение технической производительности      24
3. Мощность, затрачиваемая на работу ротора       24
4. Определение сил сопротивления копанию       26
5. Усилия, действующие на опорные элементы экскаватора   27

Заключение              30

Список литературы             31

Приложение А: Типы расстановок зубьев режущего инструмента роторных траншейных экскаваторов

Приложение Б: Чертеж режущего инструмента

Введение

Экскаваторы непрерывного действия разработку, транспортирование и разгрузку грунта производят одновременно и непрерывно. По сравнению с машинами цикличного действия они обеспечивают более высокую производительность, их успешно применяют при больших объемах вскрышных работ, добыче полезных ископаемых, рытье траншей, каналов, профилировании откосов и других земляных работах (рис.1).

Рисунок 1 Классификация многоковшовых экскаваторов

По способу работы экскаваторы непрерывного действия разделяют на машины продольного, радиального и поперечного копания, по виду рабочего оборудования — на цепные (скребковые и ковшовые), шнековые и роторные, по ходовому устройству — на гусеничные, колесно-рельсовые, шагающие, пневмоколесные; иногда экскавационное оборудование может быть смонтировало на автомобилях или тракторах (рис. 2 и 3).

Цепные ковшовые экскаваторы небольших моделей используются в карьерах и на складах сырья кирпичных заводов. Экскаваторы, оснащенные телескопической системой связи с гусеничной опорой (рис. 2, г), применяют для очистки мелиоративных каналов. Цепные ковшовые экскаваторы с вертикальной ковшовой рамой (рис. 3 д) могут разрабатывать не толькотраншеи, но и котлованы с вертикальными стенками. Навесным цепным скребковым траншейным оборудованием на тракторе «Беларусь» (рис. 3, и)

а…г, ж, з – неповоротные цепные; д, е, и, к -  поворотные цепные; л – роторные с выдвижной стрелой; м, н – роторные с невыдвижной стрелой; 1 – ковшовая рама; 2 – планирующее поворотное звено ковшовой рамы; 3 – ковш; 4 – цепь; 5 – приемный желоб.

Рисунок 2 Конструктивные схемы цепных экскаваторов поперечного копания и роторных радиального копания:

а…д, ж, з – ковшовых; е, и – скребковых

Рисунок 3 Конструктивные схемы траншейных экскаваторов продольного копания:

Разрабатывают  траншеи глубиной до 1,6 м, шириной до 0,4 м. Грунт, разрабатываемый и поднимаемый скребками, перемешается горизонтальными шнеками по обе стороны от траншеи. Двухроторный каналокопатель (рис. 4) служит для разработки каналов глубиной до 1,7 м с заложением откосов 1 : 1.

Рисунок 4 Роторные траншейные экскаваторы

В качестве рабочего органа цепных траншейных экскаваторов кроме ковшей применяют плужки, скребки и резцы, а также дополнительные к основным шнековые рабочие органы для разработки откосовили для перемещения разработанного грунта. Большее количество ковшей, скребков и других рабочих органов обеспечивает непрерывность работы экскаватора.

Количество ссыпок разгружаемых ковшей составляет 0,5 ... 3 в секунду и грунт перемещается непрерывной струей. Использование в качестве рабочих органов скребков обеспечивает 220 и более разгрузок в минуту. Kpoме того, большое количество рабочих органов уменьшает усилие на одном ковше к инерционные нагрузки, обеспечивает лучшее использование транспортных средств, снижает ударные нагрузки на них при заполнении и повышает производительность машины. Многие из этих машин имеют более высокие удельные усилия на сечения стружки, обычно составляющие не менее 0,7 МПа, а у машин с повышенным усилием копания не менее 1,2...1,5 МПа, что дает возможность разрабатывать ими мерзлые грунты.. Цепные экскаваторы обеспечивают прямолинейность траектории работающих ковшей ипоэтому точно планируют откосы.

   Однако эти экскаваторы не могут разрабатывать взорванную скалу даже при хорошо выполненных взрывных работах и мелких, кусках скалы вследствие быстрого износа транспортерных резиновых лент. Кроме того, большое количество шарниров цепей ковшовой рамы, особенно при большой длине последней и трении их при огибании нижних и особенно верхних звездочек под большой на грузкой, снижает коэффициент полезного действия рабочего органа до 0.62...0.65, увеличивает износ цепей и необходимую мощность привода.

Силовым оборудованием экскаваторов являются двигатели внутреннего сгорания или электрические двигатели. Отдельные механизмы, как правило, оснащаются индивидуальным электрическим или гидравлическим приводом.

Следует также отметить, что большое количество элементов конструкции, удаленных друг от друга на значительное расстояние, у цепных экскаваторов поперечного копания и вскрышных роторных экскаваторов радиального копания — не менее 3...4 перегрузочных устройств, большое число основных и вспомогательных двигателей, удаленное от водителя разгрузочное устройство требу ют увеличения числа обслуживающею персонала до 5...7, а на крупных машинах - до 8...10 чел. Это особенно необходимо при вязких грунтах, требующих периодических остановок для очистки перегрузочных систем, несмотря на наличие в машинах специальных механизмов для постоянной очистки конвейерных лент и перегрузочных устройств от налипания.

В строительстве наиболее широко применяют многоковшовые экскаваторы непрерывного действия продольного копания, как роторные, так и цельные средней и малой мощности.

Карьерные экскаваторы радиального копания, выполняемые на базе одноковшовых экскаваторов, в 1,5...1.7 раза производительнее базовых одноковшовых машин такой же массы. Их годовая производительность на 1 т массы - порядка 12000 м кубических против одно ковшовых экскаваторов, имеющих выработку 7000...8000 . Производительность их в грунтах средней прочности на 1 кВт мощности составляет 2,5...6 /ч против 0.8...1.85 /ч, а расход энергии снижается на 20...25%. Глубина забоя для малых моделей составляет 4...8 м. для средних 10...20 и для мощных 20...60 м. Высота забоя обычно меньше глубины на 20...30%.

Для обработки тупиковых «забое» и разработки с одною уступа попеременно верхнего и нижнего забоев многоковшовые экскаваторы выполняют полноповоротными верхнего и нижнего копания ( рис.2. д. е. и. к).Они становится более универсальными, но при этом на 15...25% увеличиваются их масса и на 10...15% габариты.

Конструкция режущего инструмента и его расположение на ковшах экскаваторов в значительной степени определяют их производительность, надежность и долговечность.

1Основные конструкциирежущего инструмента роторных траншейных экскаваторов

Рабочий орган роторного траншейного экскаватора, оснащенный сменными зубьями, должен обеспечивать:

1. минимальную удельную энергоемкость процесса копания грунта;
2. максимальную надежность и долговечность всех элементов рабочего органа;

3)способность быстро сменить изношенный режущий инструмент. 
На чертеже в приложении приведены принципиальные схемы развертки ротора траншейного экскаватора, иллюстрирующие три типа расстановки зубьев на его ковшах. Вертикальные линии на верхних и нижних схемах показывают линию реза (вертикальную проекцию траектории движения зуба). Пересекающие их дугообразные линии вверху являются условный обозначением арки ковша, а внизу показывают выход из забоя условных кривых, проведенных через вершины зубьев параллельно передней кромке арки каждого ковша. При прочерчивании схем во всех случаях приняты одинаковыми ширина траншеи, размеры ротора, скорости его вращения и подачи.

Первым моделям отечественных экскаваторов была присуща расстановка рабочего инструмента по схеме 1,называемой шахматной расстановкой. При этом в забое одновременно находится большое число зубьев, в результате чего доля общего окружного усилия на роторе, приходящаяся на зуб, незначительна и не позволяет ему разрабатывать плотные грунты- В процессе открытия траншей таким ротором каждый зуб срезает тонкую стружку в при ее отделении преобладают деформации лобового сжатия и смятия грунта со значительными потерями мощности на трение контактирующей поверхности зубьев с забоем, поэтому такой способ разработки грунта является наиболее энергоемким.

В нормальных летних условиях экскаваторы с шахматной расстановкой зубьев разрабатывали глинистые грунты Ш—IV категории с большим трудом, а при промерзании поверхности грунта на 0,15—0,20 м работа экскаваторов прекращалась вследствие перегрузки двигателя.

Конструкция режущего инструмента и его расположение на ковшах экскаваторов в значительной степени определяют их производительность, надежность и долговечность.

Начиная с 1955- 1956 гг. зубья на ковшах роторных траншейных экскаваторов расставляются по схеме 2, названной ступенчато-шахматной расстановкой. Согласно этой схеме ковши на роторе разделяются на две или три группы (в зависимости от диаметра ротора), причем в пределах каждой из них зубья на ковшах устанавливаются в определенном порядке, одинаковым с другой группой. При этом вся ширина забоя траншей распределяется между зубьями каждой группы таким образом, что каждый зуб разрабатывает определенный, предназначенный только ему, участок ширины забоя. В результате подача на зуб увеличивается, и он начинает работать методом одновременного скалывания и среза грунта, наиболее выгодным по затрате энергии.

Уменьшение числа зубьев, одновременно находящихся в забое, приводит к увеличению усилия, приходящегося на зуб, и обеспечивает таким образом разработку более прочных грунтов. Одновременно увеличиваются требования к жесткости и прочности самого ротора. Ротор, отвечающий этим требованиям, получил название РОУ — рабочий орган усиленный.

Сейчас рабочими органами такого типа оснащены все отечественные роторные траншейные экскаваторы, разрабатывающие грунты I—IV категорий.

Однако разработка более прочных грунтов (например, мерзлых) ротором с расстановкой зубьев по схеме 2 все же затруднительна. Для этой цели применяется сменный ротор, предназначенный для разрушения прочных и мерзлых грунтов методом «ручного скола», иллюстрируемый схемой 3. По этой схеме расстановка зубьев на ковшах ротора производится вступенчато-шахматном порядке с той лишь разницей, что ковши на роторе составляют только одну группу и в каждой линии реза (ряду) работает только один зуб, срезающей стружку большого сечения.

Доведение общего числа зубьев на роторе и в забое до минимально возможного обусловливает снижение потерь на трение и смятие грунта, повышает долю общего усилия, приходящегося на зуб, и обеспечивает таким образом эффективную работу экскаваторов в тяжелых грунтовых условиях при полной глубине промерзания и траншее.

Поскольку с заменой шахматной расстановки на ступенчато-шахматную усилия, приходящиеся на каждый зуб экскаватора, возросли, появилась необходимость в более прочной, конструкции зуба.

Применявшийся прежде зуб представлял собой изогнутую пластину из пружинной стали 60С2, расширенную в рабочей части и крепящуюся к ковшу двумя болтами. При этом замена изношенного зуба была затруднена ввиду деформации и коррозии болтового соединения. Кроме того, отверстия под болты ослабляли тело зуба, приводя часто к его поломкам. Зуб новой конструкции, обладая значительно большей жесткостью и прочностью, вставляется хвостовой клинообразной частью в соответствующей формы карман, приваренный к арке ковша. Плотная посадка хвостовика зуба в карман обеспечивается силами резаная. Для предотвращения выпадения зуба при транспортном ходе экскаватора в отверстие на конце его хвостовой части вставляется шплинт. При износе зуба шплинт вынимается и зуб выбивается из кармана ударом кувалды по хвостовику. Ввиду того, что зубья работают в тяжелых условиях интенсивного абразивного износа, их режущую грань необходимо армировать износостойким материалом. До последнего времени была наиболее распространена наплавка электродами марки ВСН-6 в ВСН-8. При этом зубья экскаваторов штампуются на стали 60C2, закаливаются до твердости HRC = 38 - 42, после чего их режущая грань наплавляется сначала электродами марки ВСН-6 в два слоя, затем марки ВСН-8 также в два слоя общей толщиной не менее 6,5 мм.

Интенсивность изнашивания режущего инструмента зависит от абразивных свойств грунта и может изменяться в очень широких пределах. Например, при разработке траншей в суглинистых и супесчаных грунтах I - II категории роторным траншейным экскаватором типа ЭР-7А комплект зубьев изнашивается на 30—40 тыс.метров кубических вырытого грунта, в песчаных грунтах — на 10—15 тыс. м3, а в мёрзлом песчаном грунте — иногда лишь на 200—300 метров кубических, что соответствует примерно 100—150 м вырытой траншеи.

Изнашивающая способность мерзлых грунтов в сравнении с теми же грунтами, находящимися в обычном состоянии, иногда увеличивается в 40 -50 раз. Это обстоятельство объясняется увеличением степени закрепленности абразивных частиц грунта.

Дальнейшее повышение стойкости инструмента возможно за счет многократного повышения его твердости, которая должно быть большей (илипо крайней мере равна) твердости абразивных частиц грунта. Такое повышенно твердости зубьев достигается путем армирования их режущей части пластинками металлокерамических сплавов.

Металлокерамические сплавы тина ВК (В-вольфрам, К-кобальт) состоят из тончайших зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом в плотную, похожую на металл, массу.

Металлокерамические сплавы изготовляются спеканием прессованных порошков указанных выше редких металлов. Карбид вольфрама образуется из порошкообразного вольфрама и сажи, которые перемешиваются для получения однородной массы в шаровых мельницах, а затем прокаливаются в электрических печах при температуре до 1500° С. После этого производится смешивание полученного карбида вольфрама с кобальтом и его размельчение на тончайшие зерна в шаровых мельницах. Образованная масса подвергается прессованию гидравлическим прессом в пластинки требуемой формы. Спрессованные изделия подвергаются спеканию в электрических печах при температуре 750-1500° С.

Металлокерамические сплавы значительно превосходят легированную сталь по износоустойчивости, обладают высокой твердостью и достаточной вязкостью. Вязкость твердого сплава находится в прямой зависимости от содержания ней кобальта. Чем больше кобальта, тем выше вязкость твердого сплава, но вместе с тем соответственно уменьшается его износоустойчивость, что связано с более быстрым его истиранием. Кроме того, кобальт является самой дорогой и дефицитной составной частью твердого сплава.

Новые марки твердых сплавов обладают при пониженном содержании в них кобальта большим размером зерен, вследствие чего они приобретают повышенную износоустойчивость при сохранении показателя прочности. Они обозначаются так же, как и прежние стандартные марки твердых сплавов, с добавлением только индекса «В». «Например, сплав ВК6В содержит 6% кобальта и получен в результате новой технологии, связанной со спеканием его в водороде. Так, сплав ВК8В очень часто заменяет сплав В К15. Хотя содержание кобальта в нем почти в два раза меньше, он обладает такой же прочностью и износоустойчивостью, как и сплав ВК15 (применительно к рабочему инструменту роторных траншейных экскаваторов).

Опыт применённых на роторных траншейных экскаваторах зубьев, оснащенных твердосплавными пластинами BK8В и ВК15, показывает, что их износостойкость при отрытии траншеи в мерзлом грунте в 50 раз превышает износостойкость зубьев, наплавленных электродами ВСН-6 и ВСН-8.

Однако применение таких зубьев на грунтах с твердыми включениями ограничено недостаточной ударной прочностью твердосплавных пластин. Практически, расход зубьев, оснащенных твердосплавными пластинами, в 12 раз меньше расхода зубьев, наплавленных электродами ВСН-6 н ВСН-8.

Эффективность работы роторного траншейного экскаватора зависит от геометрии режущего инструмента.

Геометрия зуба-резца определяется углами, образованными его профильными плоскостями с линией реза, а также его шириной и вылетом.

Лезвие зуба является касательной к траектории движения инструмента.

Различают следующие углы рабочей части зуба-резца: угол заострения, задний угол, передний угол и угол резания = ( +) .

Угол резания для зубьев роторного траншейного экскаватора выбирается в пределах б = 40- 45°, а задний угол -а = 8- 15°.

Проблема самозатачивающихся резцов применительно к зубьям траншейных экскаваторов решается армированием их режущей грани твердосплавными пластинками.

При работе расположенная сзади пластинки более мягкая часть зуба изнашивается ровно настолько же, что и пластинка, оставляя постоянными углы при вершине зуба.

Напайка пластин производится  специальными припоями при помощи токов высокой частоты. Напаянные зубья выдерживают 1,5—2 ч при температуре 400° С для снятия остаточных напряжений в материале зуба и твердосплавной пластинки, возникающих в процессе пайки,

Прочность зуба определяется углом заострения шириной режущей кромки bи вылетом зуба L. Увеличение вылета приводит к нарастанию изгибающего момента на зубе, а уменьшение — к возможности разработки грунта кромкой ковша.

Вылет зуба у экскаваторов малой и средней мощности обычно составляет 150 мм.

Распределение напряжений на режущей кромке зубьев определяет характер износа их в плане. На зубьях с прямоугольной режущей кромкой происходит интенсивный износ углов, в результате чего резцы в процессе работы приобретают закругленную форму, сохраняя ее до предельного наноса.

Для создания равномерной нагрузки на всей длине режущей грани И.А. Марченко рекомендует изготавливать зубья с закругленной режущей кромкой и радиусом закругления, равным примерно ширине зуба.

По мере износа геометрия зуба меняется, сильно влияя на энергоемкость процесса резания. Незначительное притупление режущей кромки зуба играет заметную роль даже при разработке сравнительно мягких грунтов.

Отмечено, что зубы грызунов и когти хищных животных неоднородны по толщине и плотности, в результате чего более мягкие части их изнашиваются быстрее, оставляя более твердые выступающими, т. е. изнашиваясь, они все равно остаются острыми.

2Особенность функционирования режущего инструмента роторноготраншейного экскаватора

Роторные траншейные экскаваторы представляют собой навесное или полуприцепное к переоборудованному гусеничному трактору или специальному тягачу землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных не мерзлых грунтах I-IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (крупнее 300 мм), а также в мерзлых грунтах при различной глубине промерзания верхнего слоя.

Глубина отрываемых траншей определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м. Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу, отвальному конвейеру, гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссии.

Роторный траншейный экскаватор (рис. 5, а) состоит из гусеничного тягача 1 и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины - опирающийся на четыре пары роликов 13 жесткий ротор 12 с 14-ю ковшами 11, внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер 10, состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак 9 для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача.

Рисунок 5 Роторный траншейный экскаватор

В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоуменьшитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. На тягаче установлена дополнительная рама 2 с размещенными на ней механизмами привода 7 и подъема-опускания рабочего органа. Рама имеет две наклонные направляющие 14, по которым с помощью пары гидроцилиндров 3 и двух пластинчатых цепей 4 гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны 15 переднего конца рамы 8 рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем-опускание задней части рабочего органа (рис. 5, б) осуществляются парой гидроцилиндров 5, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек 16, связанных с задним концом рамы 8 цепями 6. При копании траншеи задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром 19 через полиспаст 17 с траверсой 18. Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.

Роторное колесо (рис. 6) состоит из двух кольцевых обечаек 6, связанных между собой ковшами 1 и поперечными стяжками 3. Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы 4 для крепления сменных зубьев 5 а в задней - цепное днище 2, способствующее лучшей разгрузке ковша особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов. С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек 7, находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями 8 механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки не мерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковшей при работе в легких грунтах.

Рисунок 6 Ротор экскаватора

Привод ходового устройства экскаватора при движении на рабочих скоростях осуществляется от гидромеханического ходоуменьшителя, включающего насос 8 (рис. 7) переменной производительности, гидромотор 12 и понижающий редуктор. Гидрообъемный привод ходоуменьшителя выполнен по схеме гидронасос - гидромотор. Вращение от гидромотора через понижающие передачи раздаточного редуктора 7 передается сначала на средний, а затем на нижний валы, коробки передач 2 тягача, далее через коническую передачу 20, бортовые фрикционы 3 и бортовые редукторы 4 на ведущие звездочки 21 гусеничного движителя.

Скорость рабочего хода в диапазоне 10...300 м/ч регулируется изменением производительности насоса 8. При передвижении машины на транспортных скоростях (1,5...6,2 км/ч) крутящий момент от дизеля 1 передается ведущим звездочкам 21 гусениц 5 через главную муфту сцепления, тракторную коробку передач 2, коническую пару 20, бортовые редукторы 4 и фрикционы 3. Привод ротора осуществляется от вала отбора мощности тягача через раздаточный редуктор 7, конический редуктор 10 с дифференциальным механизмом, цепные шарнирные передачи 11 и консольные одноступенчатые редукторы 12. От редуктора 12 движение передается полувалам привода ротора, на которых закреплены приводные шестерни 18, зацепляющиеся с зубчатым венцом 15 ротора.

Рисунок 7 Кинематическая схема экскаватора

В трансмиссию привода ротора включена предохранительная муфта 9 предельного момента.

Роторное колесо может вращаться с двумя скоростями (0,13 и 0,16 с-1) вперед и с одной скоростью назад. Пониженная частота вращения ротора необходима при разработке талых грунтов с крупными каменистыми включениями и мерзлых грунтов. Привод верхнего и нижнего барабанов отвального конвейера 13 обеспечивается индивидуальными гидромоторами 16, питающимися через гидрораспределитель от насоса 6. Для натяжения ленты конвейера барабаны снабжены винтовыми натяжными устройствами 17.

Экскаваторы ЭТР-223 предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профилей в грунтах I-IV категорий, с каменистыми включениями не крупнее 200 мм, а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя не более 1,0...1,2 м. Они представляют собой группу максимально унифицированных машин с одинаковой кинематической схемой и механическим приводом рабочего органа, которые различаются между собой в основном размерами разрабатываемых траншей и базируются на тягаче, выполненном с использованием узлов трактора Т-130

3. Расчет параметров роторного траншейного экскаватора

3.1 Производительность  роторного траншейного экскаватора

Для расчета основных параметров используем исходные данные, приведенные в задании, и данные из приложения: техническая характеристика роторного траншейного экскаватора ЭТР 223.

Максимально возможная производительность ротора экскаватора составляет:

где - емкость ковша, ;

- число ковшей;

n – скорость вращения ротора, об/мин;

- коэффициент разрыхления  грунта ( для грунта 1 категории 1,0-1,17);

- коэффициент наполнения  ковша ( для грунта 1 категории 0,9 – 1,2);

где b – ширина ковша, м; с – подача на один ковш, м; h – глубина траншеи, м;

где B – ширина траншеи, м;

где  – скорость рабочего хода, м;

Подставим (2), (3), (4) в (1). После преобразования получим:

3.2 Определение  технической производительности  экскаватора

где  F – площадь поперечного сечения траншеи,

где B и H – соответственно ширина и глубина отрываемой траншеи, м;

3.3 Мощность, затрачиваемая на работу ротора

где - мощность, затрачиваемая на копание грунта ковшами;

- мощность, затрачиваемая  на резание грунта откосниками;

- мощность, затрачиваемая  на подъем грунта ковшами;

Мощность, затрачиваемая на копание грунта ковшами определяется по формуле:

где  - удельное сопротивление копанию, кгс/( для 1 категории грунта 3,5 кгс/)

Мощность, затрачиваемая на резание грунта откосниками определяется по формуле:

где - площадь откосов,

- удельное сопротивление  разработки грунта откосниками, кгс/ ;

 кгс/

Мощность, затрачиваемая на подъем грунта ковшами определяется по формуле:

где - объемный вес грунта в полном теле, тс/ (для грунта 4 категории 2,8 тс/);

- расстояние  от поверхности земли до точки  выгрузки грунта (4,2 м);

По формуле (8) определим мощность, затрачиваемая на работу ротора:

3.4 Определение  сил сопротивлению копанию

При работе эксковатора на его ковш действует сила сопротивления грунта копанию, которую можно разложить на касательную и нормальную составляющие (рис 8).

Среднее суммарное окружное усилие копания (кгс) на роторе равно сумме касательных сил сопротивлению грунта копанию на ковшах:

где D – диаметр ротора по кромкам зубьев, м;

При известном значении суммарного сечения стружки на данном ковше можно определить касательную составляющую усилия копания на этом ковше: