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

ГЛАВА II

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ ЭКСКАВАТОРОВ [7, 9, 11, 22]

К конструкции экскаваторов, как и конструкции всякой другой машины, предъявляется ряд общих требований: высо­ кая производительность, экономичность, надежность и удоб­ ство эксплуатации при ремонте. Кроме того, для конструкции одноковшовых экскаваторов строительного типа характерны и специфические требования: выполнение одной машиной раз­ личного .вида работ сменным рабочим оборудованием, устой­ чивость машины при работе на косогорах и возможность ра­ боты в часто неблагоприятных полевых условиях.

Выполнение этих требований прежде всего обусловлива­ ется правильным выбором типа двигателя и конструкции главных узлов (компоновкой последних на экскаваторе) и выбором системы управления машиной. Нужно иметь в виду, что иногда удачное конструктивное решение с точки зрения производительности машины может оказаться неудовлетво­ рительным для ее надежности или экономичности.

Ниже приведены некоторые рекомендации для такого вы­ бора, которые, однако, нельзя рассматривать как готовые «рецепты», а следует оценивать критически и в связи с новы­ ми достижениями техники в области экскаваторостроения.

Тип двигателя зависит от условий работы, емкости ковша и блочное™ конструкции экскаватора. Основным типом дви­ гателя для универсальных экскаваторов небольшой емкости является дизель. В отечественных экскаваторах емкостью ков­ ша q= 0,15—3,0 м3 используются дизели мощностью от 40 до

11

На экскаваторах емкостью ковша 0,5—1,5 м3 устанавли­

При разработке конструкции экскаватора желательно пре­ дусмотреть взаимозаменяемость двигателя внутреннего сго­ рания электрическим.

В последнее время применяется индивидуальный дизельэлектрический привод или гидравлический. Как первый, так и второй обеспечивают создание блочной конструкции большой ремонтоспособности и облегченного веса.

К главной передаче экскаватора отнооятся редуктор и главная муфта, устанавливаемая обычно между ним и дви­ гателем. Конструктивно редукторы выполняются для малых моделей цепными, для крупных — зубчатыми. Реже пополь­ зуется клиінорѳМ'ѲНіная передача. Основное назначение глав­ ной передачи — первоначальное снижение оборотов двигате­ ля. При выборе передаточного числа редуктора можно исхо­ дить из того, чтобы число оборотов на выходе составляло 150—250 в минуту (меньшее значение для крупных машин).

Большое значение имеет выбор вида главной муфты. От ее конструкции зависит величина динамических нагрузок на узлы экскаватора и производительность. В настоящее время применяют специальные многодисковые и электромагнитные муфты и турботраінсформдторы.

Для фрикционных муфт коэффициент запаса К3 (отноше­ ние максимального крутящего момента, передаваемого муф­ той, к номинальному) следует выбирать в пределах 1,45—1,55. При слишком большом Кз величина динамических нагрузок при резком стопорении ковша может превысить статические в 5—6 раз, что совершенно недопустимо. При малом Кз сни­ жается производительность экскаватора и повышается износ муфты. Для увеличения махового' момента двигателя целе­ сообразно на его валу устанавливать маховик. Он позволя­ ет повысить в 3—4 раза маховой момент и сокращает рабо­ чий цикл на 15—18% за счет увеличения коэффициента ис­ пользования мощности.

Фрикционные многодисковые муфты рекомендуется при­ менять на экскаваторах, работающих на грунтах средней твердости II и III категории. Турбопередачи — гидравличе­ ские муфты и гидротрансформаторы — на экекаіваторах, ра­ ботающих на крепких грунтах IV—V категории. Наиболее удобны для экскаваторов универсальные турботрансформато-

12

ры с непрозрачной характеристикой. Они создают постоян­ ную нагрузку на валу двигателя, за счет чего его долговеч­ ность повышается на 25—30% [7].

Электромагнитные муфты плохо предохраняют узлы от перегрузок при расположении на их валу двигателя, их мож­ но использовать лишь при установке на тихоходные валы (реверсивный вал). Такая установка может быть рекомендо­ вана и для фрикционных муфт.

Главная лебедка должна обеспечивать работу с основны­ ми видами рабочего оборудования: прямой и обратной лопа­ той, драглайном, краном и грейфером. Для этого лебедка снабжается двумя барабанами. Один из барабанов реверси­ руется за счет двигателя. Это необходимо для возвратного дви­ жения рукояти прямой лопаты и спуска груза «на режиме двигателя» при работе краном.

Конструктивно оба барабана можно располагать на одном общем валу (одновальная лебедка) или на различных валах (двухвалыная лебедка). Наибольшее применение в современ­ ных конструкциях получили одновальные лебедки. Они легче по весу, удобнее для ремонта и требуют меньшие размеры поворотной платформы. Двухвалшые лебедки чаще всего

Привод главного вала лебедки осуществляется от редуктора главной передачи или реверсивного — трансмиссионного ва­ ла через пару зубчатых колес. Передаточное число этой пары в существующих конструкциях составляет от 4,5 (легкие ма­ шины) до 7,0 (крупные машины).. Для уменьшения веса и габаритов зубчатых колес число зубьев у приводной шестер­

нем 1,3. При пневматическом управлении следует отдавать предпочтение колодочным пневмокамеріным муфтам с Кз=1,15—1,25. Они имеют значительные преимущества перед ленточными и широко используются в последних моделях отечественных экскаваторов. Каждый барабан главной ле­ бедки должен снабжаться ленточным тормозом с Кз=1,4—1,6.

Выбор системы напорного механизма существенно влияет на расход мощности, производительность и рабочий процесс.

13

Для экскаваторов с емкостью ковша до 0,3 м3 часто иопользуетоя безнапорное рабочее оборудование. В этом случае уп­ рощается его конструкция и легко достигается унификация, т. е. оборудование прямой и обратной лопаты можно монти­ ровать .из одних и тех же узлов. Однако при безнапорном ра­ бочем оборудовании увеличивается расход мощности и ус­ ложняется рабочий процесс.

Напорные механизмы употребляются независимые, зави­ симые и комбинированные. Наибольшее распространение имеют независимый и комбинированный напоры. Первый применяется на экскаваторах с многомоторным приводом и для разработки скальных грунтов. Второй — на машинах с одномоторным приводом для разработки неоднородных грун­ тов. Зависимый напор имеет ограниченное применение.

При выборе скорости возвратного движения рукояти ее следует применять в l,5-f-2 раза выше скорости напора.

Лебедки подъема стрелы выполняют по двум вариантам: лебедки червячные, включаемые в кинематическую схему после механизма реверса и хода, и лебедки, устанавливаемые на валу реверса главной лебедки. У последнего вида лебе­ док опускание стрелы происходит под действием собственной тяжести и скорость спуска ограничивается специальными об­ гонными муфтами.

Механизм реверса поворота и хода в универсальных экс­ каваторах объединяются обычно в один узел. Конструктивно механизмы реверса выполняются по трем схемам (рис. 1) [7, 10]:

1)с коническими зубчатыми колеоами;

2)с цилиндричеокиіміи зубчатыми колесами;

3)с цилиндрическими зубчатыми колесами и цепной пе­

редачей.

Наиболее распространены конические реверсы (первая схема), отличающиеся компактностью. Они служат одновре­ менно и редукторами с передаточным числом 1,5.

Впоследних моделях экскаваторов применяются ревер­ сивные механизмы с цилиіндричвакиміи зубчатыми колесами.

Вкачестве муфт для включения реверсивных механизмов чаще используются конусные фрикционные муфты. При пневматическом управлении следует применять пневматиче­ ские муфты. Коэффициент запаса муфт реверсивного меха­ низма берется в среднем 1,25.

Для изменения скорости поворота и хода используются механизмы перемены передач. За счет этих механизмов транс-

14

Рис. 1. Схема механизмов реверса: а) с коническими зубчаты­ ми колесами; б) с цилиндрическими зубчатыми колесами; в) с цилиндрическими зубчатыми колесами и цепной передачей.

миссия от двигателя до поворотного вала (или ходового ва­ ла) может іиметь обычно два разных передаточных числа (I—II скорость). В среднем отношение большего передаточ­ ного числа к меньшему для отечественных экскаваторов рав­

но 2ч-2,3.

Конструктивно механизмы перемены передач выполняют­ ся в виде двухскоростных редукторов с цилиндрическими ко­ лесами с включением кулачковыми муфтами или с включе­ нием за счет передвижения блоков шестерен по валам. Рас­ полагаться механизмы перемены передач могут между дви­ гателем и реверсом (конструктивно совмещаясь с главным редуктором) или после реверса. В первом случае снижаются габариты и вес редуктора, но ухудшается работа фрикцион­ ных муфт реверса.

Поворотный механизм состоит из трансмиссии привода поворота и опорно-поворотного устройства. Наибольшее пе­

15

\ ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА |