Файл: Родин И.И. Проектирование одноковшовых строительных экскаваторов учеб. пособие.pdf

Г Л А В А VI

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

[6, 7]

При внезапной остановке ковша в забое (во время копа­ ния, напора или поворота), при упоре гусениц или колес эк­ скаватора в непреодолимое препятствие происходит стопо­ рение механизма. Во время стопорения скорость движущих­ ся масс изменяется от рабочей скорости до нуля, а момент

натах, валах, элементах металлоконструкции) возникают ди­ намические моменты Мд или динамические силы Рд. Вели­ чина этих моментов и сил вследствие упругих колебаний в конструкции экскаватора значительно превосходит моменты и силы, которые создались бы только за счет действия ста­ тического момента Мтах- Динамические нагрузки (Мд и Рд) возникают также и при неустановившихся движениях меха­ низмов, т. е. в периоды разгона или торможения ковша, по­ воротной платформы, ходовой части экскаватора.

Поскольку величина динамических нагрузок зависит от величины движущихся масс и жесткостей упругих элементов, для расчета Мд или Рд необходимо иметь значения масс и жесткостей. Поэтому динамический расчет является пове­ рочным, так как может быть произведен лишь тогда, когда разработана конструкция механизма.

Последовательность динамического расчета:

1. Определяют те массы и упругие элементы, которые должны войти в расчетную схему.

103

2. Вычисляют величину внешних моментов и сил, дейст­ вующих на массы.

3. По фактическим значениям величин масс, жесткостей упругих элементов, моментов и сил составляют приведенную'

4.Путем анализа соотношения величин масс и жесткостей приведенную схему упрощают до схемы с одной или, в край­ нем случае, с двумя степенями свободы.

5.По расчетным формулам с учетом характера действия внешних сил и моментов определяют Мд и Рд.

Рассмотрим подробнее перечисленные пункты динамиче­ ского расчета..

1.Если при стопорении или разгоне двигатель и рабочий

орган соединены кинематически жесткой трансмиссией, то в расчетную схему войдет вся кинематическая цепь. Напри­ мер, для механизма поворота войдут такие массы, как ротор двигателя, тормозной шкив, зубчатые колеса трансмиссии, стрела, рукоять.

Если же в кинематической цепи механизма имеются фрик­ ционные муфты, проскальзывающие во время стопорения или

104

разгона, гидромуфты, турботрансформаторы, то составляют отдельные расчетные схемы. Причем «границами» между схемами служат названные узлы. Так, например, если в схе­ му механизма подъема лебедки входит фрикционная муфта, то первая схема будет состоять из массы ротора двигателя, зубчатых колес, ведущей части фрикционной муфты; вто­ рая — из массы ведомой части фрикционной муфты, бара­ бана, блоков, ковша. В дальнейшем обе эти схемы рассмат­ риваются независимо одна от другой.

2. Расчет величины сил заключается в определении фак­ тических значений начальных (перед стопорением или разго­ ном) и максимальных статических моментов или сил, дей­ ствующих на массы. При стопорении в большинстве случаев за начальные активные моменты (силы) могут приниматься номинальные моменты М0 (силы Р0), которые соответствуют

зависят от типа двигателя, муфты и определяются в зави­ симости от М0 или Р0 по следующему выражению:

Дизель — ф=1,05ч-1,15. Асинхронный двигатель — ф = 2ч-3.

Двигатель постоянного тока — ф=1,6Ч-1,8, Фрикционная муфта — ф = 1,3ч-1,4.

Турбомуфты, турботрансформаторы — ф=1,6Ч-2,0.

3. Для составления приведенной схемы необходимо найти значения моментов инерции I вращающихся деталей, масс ш поступательно движущихся деталей, крутильных жесткостей

жущейся детали;

Dn — наружный диаметр вращающейся детали;

g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2-, к — коэффициент, зависящий от формы детали.

105

Для сплошной цилиндрической детали к = 0,5; зубчатых колес, тормозных, шкивов, блоков, к = 0,55—0,65; барабанов к = 0,7.

Жесткости:

Обычно приведение величин производится к валу двигате­ ля или к тому элементу, в котором прежде всего интересует

Приведение жесткостей ведущих элементов к ведомым:

В формулах верхний индекс «п» соответствует приведен-

106

ным величинам, величины без этого индекса — приводимые, г| —- механический к. п. д.

Если моменты или силы являются тормозящими и приво­

одноковшовых экскаваторов в большинстве случаев можно упростить (рис. 25), т. е. привести к системам с одной сте­ пенью свободы (двухмассовым или одномассовым). При уп­ рощении схем массы, меньшие в 5—10 раз и более основ­ ных масс, не учитываются. Аналогично упругие элементы с жесткостью в несколько раз большей, чем у податливых эле­ ментов системы, принимаются абсолютно жесткими. Возмож­ ность упрощения оценивается путем сравнения собственных частот колебаний действительных систем и приведенных. Ес­

Первым равенством пользуются при расчетной схеме с вращающимися массами, вторым — при схеме с поступатель­ но движущимися массами. Здесь со0 и и0 — соответственно -угловая и линейная скорость массы перед стопорением;

Значения коэффициентов фі даны ниже.

Одномоторный привод и гидропривод с насосами посто­ янной производительности, ф і= 1.

Одномоторный привод при работе турботрансформатора, фі = 0,364.

107