Анализ научно-технической литературы и патентный обзор
Назначение, область применения и классификация экскаваторов.
Одноковшовые строительные экскаваторы являются наиболее распространенным видом землеройных машин. Они служат для разработки грунта и перемещения его в отвал или для погрузки в транспортные средства. Разрабатывают они грунты I...IV групп и разрыхленные мерзлые или скальные грунты, Кроме того, экскаваторы применяют на сваебойных, погрузочно-разгрузочных, монтажных и других работах, используя различные виды сменного рабочего оборудования.
Одноковшовые экскаваторы классифицируются следующим образом: по назначению одноковшовые экскаваторы подразделяют на универсальные и специальные; по числу установленных двигателейэкскаваторы бывают одно- и многомоторными; по типу передач различают механические, электрические, гидравлические, смешанные; по типу приводаразличают экскаваторы с механическим, гидромеханическим, гидравлическим, электрическим и смешанным приводами; по возможности вращения поворотной части(платформы) экскаваторы бывают полноповоротными, и неполноповоротными, когда угол вращения ограничен; по типу ходового устройстваэкскаваторы подразделяются на гусеничные, пневмоколесные, на специальном шасси, на базе самоходной машины;по типу подвески рабочего оборудования различают экскаваторы с гибкими элементами(преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подвеска) и с жесткими элементами —преимущественно гидравлическими цилиндрами жесткая подвеска); по видам рабочего оборудования бывают прямая лопата,
обратная лопата, кранового оборудования, грейфер, драглайном и др.
Анализ научно-технической литературы и патентный обзор
В последние годы наметилась тенденция снижение материало- и энергоёмкости машин, повышение их ресурса и надёжности. Патентный поиск показал, что для достижения этих целей ключевым направлением является уменьшение усилий копания грунта при одновременном повышении долговечности основных элементов рабочего оборудования. Для решения этой проблемы было выбрано ряд научных разработок (патентов): 1.ковш землеройной машины, содержащий днище с режущей кромкой, на которой через один размещены основные и укороченные дополнительные зубья, выполненные в виде клиньев с верхней и нижней плоскими гранями, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности режущей кромки за счет снижения силы резания, каждый основной зуб снабжен размещенным на верхней плоской грани выступом в виде трехгранной пирамиды, основание которой направлено в сторону, противоположную режущей кромке зуба, причем вертикальные плоскости симметрии пирамиды и зуба совпадают, а режущие кромки зубьев параллельны режущей кромке днища.
2. Ковш землеройной машины по авт. св. № 1507929, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости копания грунта и повышения долговечности ковша, зубья на козырьке закреплены шарнирно, хвостовики зубьев подпружинены в плоскости козырька ковша со стороны его оси симметрии, а боковые грани зубьев со стороны оси симметрии ковша выполнены заостренными.
3. Ковш землеройной машины по авт. св. №616369, включающий днище, боковые стенки и козырек с режущей кромкой, на которой расположены зубья с продольными гребнями на передней грани, образованными одной боковой гранью каждого зуба и пересекающей ее под острым углом поверхностью. При этом ширина и высота каждого гребня увеличиваются по направлению к хвостовику зуба, а расположенные с каждой стороны относительно продольной оси ковша зубья ориентированы сопряженной с гребнем боковой гранью в сторону соответствующей боковой стенки, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости копания грунта и повышения степени заполнения ковша, поперечное сечение каждого гребня имеет форму треугольника, угол заострения гребня постоянен по всей его длине, а не занятая гребнем поверхность передней грани каждого зуба выполнена плоской, при этом расстояние между смежными боковыми гранями соседних зубьев не превышает размеров обломков грунта преобладающей фракции.
Нами был выбран следующий патент: Ковш землеройной машины по авт.
20 св. № 1361264, отличающийся тем, что, с целью уменьшения усилий копания грунта при одновременном повышении долговечности промежуточных зубьев и боковых стенок ковша, основные зубья выполнены с заостренными боковыми гранями и шарнирно закреплены по режущей кромке днища ковша с возможностью поворота в плоскости последнего, при этом хвостовики основных зубьев подпружинены с обеих сторон относительно днища ковша.
Выбор основных параметров
К основным параметром экскаватора относят: емкость ковша q, продолжительность цикла t при повороте экскаватора на 900 и выгрузка в транспорт, вес машины G, мощность привода N, скорость передвижения экскаватора Vпер, удельное давление на грунт Pуд, усилия на режущей кромке ковша P01 и Р02, усилие подъема, усилие на блоке ковша Sn, а так же рабочие размеры – наибольшая высота копания Н, наибольший радиус копания Rk, наибольшая высота выгрузки Нв, радиус выгрузки Rв при максимальной высоте выгрузки.
За прототип принимаем экскаватор одноковшовый ЭО-5322А, который имеет следующие основные параметры:
Скорость передвижения – 2 км/ч
Рабочее давление воздуха в системе пневмоуправления – 0,5 МПа
Частота вращения поворотной платформы – 5,9 мин-1
Давление на грунт – 0,082 МПа
Габаритные размеры:
длина – 9130 мм
ширина – 3000 мм
высота – 4450 мм
Масса с обратной лопатой – 31,7 т
Наибольшая глубина копания – 6,9 м
Наибольший радиус копания на уровне стоянки – 8,98 м
Высота выгрузки в транспорт – 5 м
Наибольшее усилие копания – 155 кН
Продолжительность рабочего цикла – 20 с.