Расчет однобалочных рукоятей прямых лопат

Напряженное состояние в наиболее опасных сечениях рукояти следует определять при трех возможных положениях рукояти изображенных на рис. 121, ([3], стр.188). Первое расчетное положение (рис.121, а, [3], стр.188) соответствует процессу копания с наибольшим усилием в канатах подъема при горизонтальной рукояти. В этом положении направление канатов подъема вертикально. Второе расчетное положение (рис.121, б, [3], стр.188) соответствует расположению зубьев ковша в точке А пересечения плоскости основания экскаватора с вертикалью, опущенной на оси напорного вала. Этот расчетный случай имеет место при уборке крупногабаритных включений (валунов, взорванной породы и т.п.) путем их сдвига в сторону при наибольшем боковом усилии, создаваемом механизмом поворота. Третье расчетное положение (рис.121, в, [3], стр.188) соответствует торможению поворотной платформы во время поворота экскаватора при груженном ковше на полном вылете.

В первом расчетном положении следует рассматривать два варианта нагружения рукояти:

– вариант нормального копания, при котором на рукоять действуют расчетные нагрузки на блоке ковша S_п, напора S_н и горизонтальной составляющей Р_б на кромке ковша, а также вес ковша с грунтом G_{ков.и г} и вес рукояти G_рук;

– вариант стопорения ковша при встрече неопределимого препятствия, при котором S_н = Р_б = е = 0, а нагрузка на блоке ковша определяется из условия динамического расчета системы.

Расчетная схема системы «рукоять – ковш» для первого варианта представлена на рис.122 ([3], стр.189). Действующие нагрузки: расчетные усилия на блоке ковша S_п, напорная (или возвратное) усилие S_н и горизонтальная составляющая Р_б на режущей кромке ковша, вес ковша с грунтом G_{кв.+ г} и вес рукояти q_p на единицу длины.

Второй вариант – стопорение ковша при встрече неопределимого препятствия. Распределение массы рукояти, ковша и грунта в ковше по точкам показано на рис.124, а ([3], стр.190).

Расчетная схема системы для определения напряженного состояния в сечениях балки рукояти при действии максимальных динамических нагрузок приведена на рис. 126 ([3], стр.193). Схема действия нагрузок на рукоять для второго расчетного положения представлена на рис. 127 ([3], стр.194).

Расчет стрел и рукоятей обратных лопат одноковшовых экскаваторов с гидроприводом.

Основным видом рабочего оборудования экскаваторов с гидроприводом является обратная лопата. Рабочее оборудование обратной лопаты (рис.107) состоит из стрелы, рукояти, ковша, гидроцилиндров и рычажного механизма поворота ковша. Рукоять выполняют в виде балки коробчатого сечения. На рукояти размещают цилиндр поворота ковша с рычажным механизмом. Рукоять относительно стрелы поворачивается гидроцилиндром. Стрелу делают изогнутой, что позволяет увеличить глубину копания. В плане нижняя часть стрелы раздваивается и оканчивается пятами, с помощью которых она шарнирно устанавливается на поворотной платформе. Балка стрелы коробчатого сечения. В целях увеличения крутильной жесткости стрелы, а также повышения устойчивости стенок и полок в балках рукояти и стрелы устанавливают диафрагмы.

а – независимая полистпастная; б – независимая безполистпастная; в – зависимая; 1 – барабан подъема ковша; 2 – блоки головы стрелы; 3 – блок ковша; 4 – напорный барабан

Рисунок 106 – Схемы запасовки канатов подъема ковша экскаватора

Рисунок 107 – Рабочее оборудование лопаты экскаватора с гидроприводом

Расчет рукояти

Анализ работы рукояти и проведенные эксперименты показывают, что наибольшее напряженное состояние в сечениях балки рукояти возникают при копании гидроцилиндром поворота ковша. При этом стрела максимально опущена вниз; угол между штоком гидроцилиндра рукояти и хвостовой частью рукояти составляет 90°; зубья ковша находятся на продолжении оси рукояти. Расчетное положение рукояти и схема действующих нагрузок показаны на рис.130 ([3], стр.197). Действующие нагрузки: расчетные усилия в гидроцилиндрах поворота ковша Р_к, подъема стрелы Р_с и горизонтальная составляющая Р_б на режущей кромке ковша (боковая сила): G_к , G_р, G_с – вес ковша, рукояти и стрелы.

Проверка напряженного состояния точек сечений рукояти при поворотах производится также, как для однобалочных рукоятей экскаваторов с канатной подвеской.

Расчет стрелы

Наибольшие нагрузки в балке стрелы возникают в период копания гидроцилиндром ковша на максимальной глубине (рис.131, [3], стр.200). В том случае, если максимальное усилие на режущей кромке ковша не может быть реализовано ввиду ограниченной устойчивости экскаватора или ограничения реактивного усилия в гидроцилиндре рукояти, за расчетное положение следует принимать положение при несколько повернутой рукояти на угол, при котором максимальное усилие на режущей кромке ковша полностью реализуется.

Действующие нагрузки: расчетные усилия в гидроцилиндре поворота ковша Р_к, подъема стрелы Р_с и горизонтальная составляющая Р_б на режущей кромке ковша (боковая сила); веса элементов рабочего оборудования G_к , G_р, G_с.

Проверку напряженного состояния точек сечений стрелы при поворотах экскаватора следует проводить по методике, аналогичной методике расчета рукоятей экскаваторов с канатной подвеской.