1 Классификация и выбор двигателя, краткие сведения.
2 Анализ процессов при копании, стопорении РО.
3 Выбор ЭД одноковшовых экскаваторов (ОЭ).
4 Требование к системе ЭП главных механизмов.
1 Классификация и выбор двигателя, краткие сведения.
Одноковшовый экскаватор – землеройная машина предназначенная для перемещения грунта.
ОЭ – это пример механизма циклового действия работающего в режиме S3.
Эти механизмы выполняют операции копания и перемещения, последовательно прерывая копание на время перемещения.
В этом состоит отличие ОЭ от многоковшовых – роторных экскаваторов.
Устройство состоит:
1 Рабочее оборудование
2 Поворотная платформа
3 Ходовое устройство
4 Силовое оборудование
5 Система управления
Рабочее оборудование состоит:
Стрела, рабочий орган и кинематическое устройство, связывающее рабочий орган со стрелой. Различают рабочее оборудование с жесткой и гибкой подвеской рабочего органа.
Жесткая подвеска определяется жесткой кинематической связью РО со стрелой посредством рукояти. При такой подвеске РО подвешивается на канате и не имеет фиксированной траектории.
|
|
Классификация.
1. В зависимости от сменного РО (прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер, скребок, экскаватор-кран, электромагнитный захват).
2. По конструкции механизма передвижения:
- гусеничные (Г);
- шагающие (Ш, на лыжах);
- колесные;
- рельсовые.
3. По трудности разработки породы:
- карьерные (К, тяжелые и твердые породы);
- вскрышные (В, подготовленные взрывом легкие породы);
4. По производительности:
- малой (объем ковша- 0.15÷2 м3);
- средней (2-6 м3);
- большой (6-100 м3);
5. В зависимости от возможностей исполнения ОЭ с различными видами сменного рабочего оборудования:
- универсальные;
- специальные;
Универсальные ОЭ – конструкция которых путем замены РО позволяет использовать их для различного вида работ.
Специальные ОЭ – выполняют один вид работ.
6. По назначению:
- Тип С – строительные, универсальные, гусеничные или колесные. V=0.15÷2 м3
Э-751, Э- 2502;
- Тип К – специальные карьерные, гусеничные с V=4÷8 м3. Оснащены лопатой с короткой стрелой и рукоятью.
- Тип В – специальные ОЭ гусеничные с V=4÷35 м3. Прямая лопата с удлиненной стрелой и рукоятью. ЭВГ 35/65: L=65м, V=35 м3.
- Тип Ш – специальные шагающие драглайны. V=4÷100 м3. Длинна стрелы до 100 м. ЭШ 100/100: Р одной тяговой лебедки 10 МВт; ЭП поворота 8 двигателей по 1 МВт; установочная мощность – предприятие.
2 Анализ процессов при копании, стопорении РО.
Рабочий процесс ОЭ – экскавация – слагается из отдельных циклов. Цикл работы ОЭ лопаты:
1. Опускание ковша в забой;
2. Копание – отделение грунта от массива с заполнением ковша и подъемом.
|
|
3. Поворот платформы к месту разгрузки ковша.
4. Возвращение в забой с закрытием ковша.
Продолжительность цикла: строительные – 22 с, ЭКГ- 8 – 26 с. Во время копания величина сжимаемого слоя регулируется увеличением и снижением напора. После завершения цикла операции повторяются, образуя новый цикл. И т.д. пока не будет разработан слой грунтов в зоне копания, что определяется полным выдвижением рукояти. Затем экскаватор передвигается к забою.
Экскаваторные механизмы: 1) главные; 2) вспомогательные.
Главные участвуют непосредственно в процессе экскавации.
Лопата | Драглайн |
Механизм подъема | ---------- |
Механизм напора | Механизм тяги |
Механизм поворота | Механизм поворота |
Механизм откидывания днища ковша | Механизм передвижения |
Вспомогательные механизмы: компрессоры, вентиляторы, лифты. |
Анализ процессов при копании, стопорении РО: режим работы основных ОЭ характеризуется большим числом включений в час, резким изменением нагрузки, частыми изменениями направления вращения. При продолжительности одного рабочего цикла от 18 до 9 с. число включений основных механизмов доходит до 500, 1000 и более. Особенность: сильно меняется Мс. Возникающие перегрузки изменяются путем изменения толщины снимаемого слоя. При неожиданной нагрузке с неопределенным препятствием или чрезмерным заглублением ковша создаются условия поломки рабочего механизма и опасные режим работы для электрооборудования. Такой режим аналогичный заклиниванию рабочего механизма для копающего экскаватора является нормальным – стопорный (работа на упор) режим. Автоматическое ограничение I, М было рассмотрено ранее. Экскаваторы – единственные механизмы, работающие в тяжелых условиях.
3 Выбор ЭД одноковшовых экскаваторов (ОЭ).
Режим работы – S3. Расчет мощности ведем по нагрузочной диаграмме методом эквивалентных величин (см. ТЭП).
Нагрузочные диаграммы для первого цикла копания:
- t1 – разгон ЭП в начале копания;
- t2 – копание;
- t3 – подъем груженого ковша при повороте на выгруз;
- t4 – торможение привода после подъема груженого ковша;
- t5 – удержание груженого ковша при повороте (удерживается тормозным моментом) и его разгрузка;
- t6 – разгон ЭП при опускании пустого ковша;
- t7 – опускание ковша;
- t8 – торможение ковша;
- t9 – удержание ковша при повороте в забой.
Поворот: t10, t11, t12 – разгон, движение и торможение при повороте на разгрузку;
t13, t14, t15 - разгон, движение и торможение при повороте порожнего ковша в забой.
Механизм напора: t16, t17 – разгон и копание;
t18, t19 – выдвижение рукояти с груженым ковшом после окончания копания и торможение ЭП.
t20 – удаление ковша при повороте на выгрузку.
t21, t22, t23 – разгон ЭП, втягивание рукояти с пустым ковшом, торможение ЭП.
Из нагрузочной диаграммы видно, что ЭП подъема работает постоянно в течение цикла и нагрузка носит пиковый характер. Нагрузка механизма поворота в основном динамическая из-за больших инерционных масс и весьма малого стартового момента. Наиболее тяжелым является процесс внедрения ковша в грунт. По нагрузочным диаграммам:
1. Видна сущность работы механизмов.
2. Определение оптимальных параметров ЭП.
3. Расчет мощности двигателя.
Особенности расчета механизма передвижения и поворота.
Выбор двигателя определяется динамическими усилиями:
-момент инерции двигателя, - момент инерции механизма. η– КПД механизма.
4 Требование к системе ЭП главных механизмов.
Механизмы ОЭ работают в самых тяжелых режимах. Важным требованием является обеспечение максимальной производительности при максимальных нагрузках на электрооборудование.
Механизмы подъема:
1. ЭП должен обеспечивать ограничение момента и тока допустимыми значениями (Мстопорн).
|
|
2. Обеспечение регулирование скорости в диапазоне (4÷6):1 (расчет точной остановки).
3. Осуществление простыми и надежными средствами формирование переходных процессов имеющих минимальное время при огромных М, dM/dt, ε.
4. Схема управления должна быть простой и надежной.