Исследование силовых и кинематических параметров четырехопорного шагающего механизма передвижения

Размещено на http://www.allbest.ru

Лабораторная работа №5

Тема: «Исследование силовых и кинематических параметров четырехопорного шагающего механизма передвижения»

Цель работы: изучение конструкции и принципа работы четырехопорного шагающего механизма; исследование изменения кинематических и силовых параметров в процессе передвижения машины; определение параметров шагающего движения относительно экскаваторов.

1. Общие сведения о конструкции шагающих механизмов транспортных и горных машин

В современных транспортных и горных машинах в качестве механизмов передвижения применяются рельсовые, пневмоколесные, гусеничные и шагающие движители, или их комбинации (например, реечно-шагающий ход). Для работы в сложных эксплуатационных условиях при высокой влажности, абразивности грунтов, имела допустимом давлении на грунт, эффективным является применение шагающих механизмов, например в экскаваторах-драглайнах, мобильных дробильных комплексах, перегружателях и других горных и транспортных машинах.

В мировой и отечественной практике в одноковшовых экскаваторах-лопастях как механизмы передвижения применяют исключительно гусеничный ход, что наряду с известными преимуществами обладает рядом существенных недостатков, основные из которых следующие:

1. Большой вес, (до 40-45% с нижней рамой) от веса экскаваторов и высокая стоимость;

2. Сложность в производстве и сборке, обусловленная большим количеством деталей и сложностью самой конструкции;

3. Быстрый износ элементов, которые соединяются, (ведущих колес, звеньев) и связанные с этим высокие эксплуатационные расходы;

4. Значительно больше, чем при шагающем ходе, средние удельные давления на грунт до 0,35 Мпа;

5. Высокие значения максимальных удельных давлений, превышающих в 3-х гусеничных системах в 6-12 раз средние давления;

6. Высокое нужное сжатие усилия, достигает до 40% от веса экскаваторов, и связанные с этим высокие энергозатраты на передвижение.

В одноковшовых экскаваторах (прямая лопата) в процессе копания в результате реализации на вершине зубьев ковша больших динамических усилий, особенно в момент стопорения механизма подъема при твердых грунтах, равнодействующая внешних сил (вес машины + динамические усилия на вершине зубьев ковша) выходит не только за поворотный круг, но и иногда за пределы опорных поверхностей гусениц (т.е. за пределы периметра опорной поверхности). В результате этого при стопорении механизма подъема экскаватор-лопата чаще всего работают с отрывом от грунта задней части машины-противоположного ковшу, что недопустимо для экскаваторов имеющих шагающий механизм передвижения, потому что это может привести к потере равновесия и разрушению опорных элементов.

Если в экскаваторах-лопатах использовать известный шагающий ход (такого же типа, как в драглайнах) с базой, которая опирается на грунт во время копания и поворота машины на разгрузку, то для обеспечения равноценной устойчивости машины (т.е. такой же как и при гусеничном ходе) периметр (контур) опорной поверхности базы должны быть не меньшими, чем периметр опорной поверхности гусениц.

Кроме того, чтобы сохранить известное преимущество шагающего хода, положится в возможности передвижения с места в любом направлении, механизмы движения с лыжами должны устанавливаться на поворотной платформе, а лыжи должны иметь возможность обхода контура базы при повороте, вследствие чего наиболее оптимальный контур базы - это круг большого диаметра. При этом лыжи должны быть вынесены за контур базы, что приводит к увеличению ширины поворотной платформы («раздувание» ее по ширине). В итоге использование традиционных шагающих ходов (таких, как в драглайнах) в экскаваторах-лопатах привело бы к существенному проигрышу в размерах машины, ее веса и стоимости.

Вследствие этого в экскаваторах-лопатах в отечественной и мировой практике используется исключительно гусеничный ход, если не говорить о машинах малой мощности, где может использоваться колесный ход.

Тем временем, основные преимущества шагающего хода, заключающиеся в небольшом весе, простоте и низкой себестоимости, а также отсутствии сильного износа в эксплуатации и снижении эксплуатационных затрат на ремонт и восстановление являются неоспоримыми.

2. Конструкция шагающих механизмов землеройных машин

Шагающее ходовое оборудование современных экскаваторов-драглайнов состоит из двух самостоятельных систем опорных поверхностей - базы (опорной рамы) и лыж (опорных башмаков). При работе машины база является основной опорной поверхностью, она воспринимает нагрузки от поворотной части машины и передает на них грунт. База представляет собой круглую плиту, состоящую из системы пересекающихся поперечных и продольных балок, закрытых нижними и верхними листами настила.

Передвижение машин, оборудованных шагающим ходом, осуществляется периодическими перемещениями их каждый раз на величину шага. За цикл движения механизмы обеспечивают подъемом и перенос вперед лыж, посадку лыж на грунт и отрыв базы от него, передвижения вперед всей машины, посадку базы и отрыв лыж от почвы. Прямолинейное движение машины происходит по направлению ее продольной оси вдоль стрелы. Изменение направления движения достигается поворотом вращающейся части машины при поднятых лыжах, при этом изменяется направление продольной оси. шагающий механизм передвижение экскаватор

Все конструкции механизмов движения выполняются в виде кривошипных систем: кривошипно-эксцентриковый, кривошипно-шарнирный с треугольной рамой, кривошипно-шарнирный крейцкопфний, подъемное, эксцентриковый с задней серьгой, эксцентриковый с верхней серьгой, кривошипно-колесный, двухкривошипный. Исключение составляют экскаваторы Уралмашзавода и экскаватор 4550-W фирмы «Бюсайрус-Ири», оборудованные гидравлическими шагающими механизмами.

На рисунке 4.1 приведены схемы механизмов движения и показано положение звеньев механизмов в различные моменты цикла передвижения. Кривошипно-эксцентриковым шагающим ходом оборудован экскаватор ЕК-4/40 ПАО «НКМЗ». При кривошипно - ексцентриковым ходе эксцентрики установлены на концах главного ходового вала и удерживаются ребордами в литых разборных эксцентриковых рамах, каждая из которых установлена на лыжи. К раме прикреплены отливки с направляющими для пальца кривошипа с эксцентриком.

Рисунок 4.1. Схемы механизмов движения:

а - рычажно-гидравлического; б - эксцентрикового; в - кривошипно-рычажного с провушиной; I-V - последовательность перемещения механизма движения

Лыжи (опорные плиты) предназначены для опирания машины на грунт при передвижении и представляют по своей конструкции металлоконструкцию в виде балки, сваренную из продольных вертикальных листов, связанных ребрами жесткости и усиленных горизонтальными листами верхнего и нижнего настилов. Нагрузка воспринимается лыжей в виде сосредоточенной силы, проходящей через центр опоры (ноги) шагающего механизма. На опорной плоскости лыжи поперечные ребра (шпоры, иногда их называют грунтозацепами), улучшающие сцепление лыжи с грунтом при передвижении машины.

В ходовых устройствах мощных экскаваторов-драглайнов довольно часто используется кривошипно-шарнирный механизм движения, схема которого представлена на рисунке 4.2.

1 - опорный башмак; 2 - нога; 3 - шатун; 4 - кривошип;

5 - опорная база; 6 - поворотная платформа;

7 - опорно-поворотное устройство

Рисунок 4.2 - Кривошипно-шарнирный механизм движения

Положение I характеризует опускания лыж на опорную поверхность почвы. Усилия от веса экскаватора при этом воспринимает опорная поверхность базы 5.

Положение II соответствует подъемной базе и сдвигу ее влево на величину шага. Нагрузка от веса экскаватора при этом передается на опорную поверхность лыж и частично на базу.

Положение Ш соответствует опусканию базы.

Положение IV - лыжи поднимаются и смещаются влево. Нагрузка от веса экскаватора при этом вполне воспринимает база.

При вращении кривошипного вала 4 нижняя опорная точка (пятая) ноги 2 описывает сложную замкнутую кривую (рисунок 4.3), геометрические параметры которой зависят от радиусов кривошипа , рычага , соотношение бок ноги а, b, c и расстояния между осью вращения кривошипа и рычага е.

Если на высоте h от нижней точки P полученной кривой провести горизонталь, то длина отрезка [m-n] будет соответствовать теоретическому шаговые экскаваторов.

Высота h принимается равной расстоянию от пятки ноги к опорной поверхности лыжи. Если нижняя точка P кривой смещена относительно опорной поверхности базы, то высоту h необходимо скорректировать на величину h₀.

Рисунок 4.3 - Расчетная схема графического определения длины хода шагающего экскаватора

3. Ход работы

Таблица 5.1 - Значения основных геометрических параметров кривошипно-шарнирного механизма

Рисунок 4.4 - Расчетная схема графического определения длины хода шагающего экскаватора

Рисунок 4.5 - Расчетная схема графического определения длины хода шагающего экскаватора

Вывод

В ходе лабораторной работе изучили конструкции и принцип работы четырехопорного шагающего механизма, определили длину хода шагающего экскаватора и построили схемы (рис. 4.4, 4.5,).

Размещено на Allbest.ru