masini si utilaje in constructii - Excavator cu cupa intoarsa pe roti cu pneuri

 

Excavator cu cupa intoarsa pe roti cu pneuri

1. Parti scrise :    

1.1 Memoriu justificativ

1.2 Breviarul de calcul

definirea parametrilor caracteristici si functionali al echipamentului de lucru

calculul parametrilor de functionare al echipamentului de rotire si deplasare

calculul de rezistenta al manerului

2. Parti desenate:   

2.1.Cinematica echipamentului de lucru din diagrama de sapare

2.2 Ansamblu excavator

2.3 Costructia metalica

1.1 Memoriu justificativ

A) Clasificare

Excavatoarele hidraulice cu o cupa sunt echipamente tehnologice prevazute cu organ activ tip cupa destinate saparii pamanturilor. Ele pot fi clasificate dupa urmatoarele criterii:

Dupa modul de deplasare:

a.)    excavatoare pe roti cu pneuri;

b.)    excavatoare pe senile;

c.)    excavatoare pasitoare;

Dupa tipul actionarii:

a.)    excavatoare cu actionare hidraulica;

b.)    excavatoare cu actionare electromecanica;

c.)    excavatoare cu actionare hidrostatica;

Excavatoarele cu actionare electromecanica sunt utilaje de mare capacitate cu sistem de rulare pe senile sau pasitoare si folosesc ca sursa de energie reteaua electrica.

Excavatoarele cu actionare mecanica nu mai sunt fabricate.

Cea mai utilizate este cu actionare hidrostatica care poate fi intalnita de la excavatoare cele mai mici (compacte) pana la excavatoarele gigant destinate lucrarilor in cariera.

Dupa tipul echipamentului de lucru excavatoarele pot fi:

a.)    cu echipament cupa intoarsa;

b.)    cu echipament cupa dreapta;

c.)    cu echipament de draglina;

d.)    cu echipament telescopic;

Dupa gradul de universalitate:

a.)    universale prevazute cu un numar de la 10 la 15 echipamente;

b.)    semiuniversale prevazute cu un numar de la 5 la 7 echipamente;

c.)    specializate prevazute cu un singur echipament de lucru, ele sunt utilizate in special la volum de lucru mare motiv pentru care aceste utilaje sunt automatizate;

Dupa masa caracteristica:

a.)    mici (mulitfunctionale) care au masa intre 0.5 t si 10 t;

b.)    medii care au masa intre 11 t si 17 t;

c.)    mari care au masa intre 18 t si 28 t;

d.)    foarte grele care au masa intre 28 t si 528 t;

Excavatoarele cu cupa intoarsa sunt destinate lucrarilor de sapare sub nivelul de sprijin al masinii motiv pentru care i se mai spune excavator cu cupa de adancime. El poate sapa in terenuri de categoriile I, II, III si IV.

B) Constructie

Excavatoarele se compun din doua subansambluri principale:

a.)    Masina de baza;

b.)    Echipamentul de lucru;

a.) Masina de baza este alcatuita din :

sasiu asamblat: care contine mecanismul de deplasare al utilajului. Functia de deplasarea a excavatorului nu face parte din procesul de lucru al excavatorului ea fiind o functie auxiliara datorita careia utilajul se deplaseaza dupa ce a efectuat o anumita lungime de sapare sau cand se deplaseaza intre punctele de lucru

platforma rotitoare;are in alcatuire:

mecanismul de rotire;

motorul de actionare;

contragreutatea;

grupul de pompare;

instalatia hidraulica, pneumatica, electrica;

cabina cu panoul de comanda;

rezervoare de motorina si de ulei;

b.)    Echipamentul de lucru este alcatuit din:

Brat;

Maner;

Eclise;

Cupa;

Cilindri hidraulici cu furtunuri de alimentare;

1.2 Breviarul de calcul

Date initiale

Greutatea de exploatare: G= 21200 [daN];

Volumul cupei: V= 0.96 [ m];

Tipul bratului:    monobloc;

Numarul cilindrilor de actionare a echipamentului : 2;

Numarul cilindrilor de actionare a manerului : 1;

Numarul cilindrilor de actionare a cupei : 1;

Presiunea maxima in cilindru hidraulic: P= 300 [ bar ];

1.2.1 Calculul principalilor parametri al echipamentului

Forta cilindrului din maner

[daN]

forta din cilindru de actionare a manerului la sfarsitul saparii;

rezistentele tangentiale la sapare la dintii cupei;

greutatea cupei cu pamant;

greutatea manerului;

M= 21632 [Kg];

Masa masinii de baza

M= (1.20 ..1.27) M

M= 1.2 * M

21632 = 1.2 * M

M= 18026 [ Kg ];

Masa echipamentului de lucru

M= M- M

M= 21632 - 18026

M= 3606 [ Kg ];

Masa si greutatea bratului

M=(0.47.0.57) M

M=057 * 3606

M= 2056 [ Kg ]; G= 2014 [ daN ];

Masa si greutatea manerului

M= (0.25.0.31)M

M= 0.25 * 3606

M = 901 [ Kg ] ; G = 833 [ daN ];

Masa si greutatea cupei

M=(0.17. 0.23)M

M= 0.18 * 3606

M= 649 [ kg ]; G= 636 [ daN ] ;

Greutatea echipamentului

G= G + G + G

G= 2014 + 833 + 636

G= 3533 [ daN ];

Greutatea pamantului

G

G greutatea pamantului;

greutatea volumica a pamantului;

V = volumul cupei;

1500 [daN/m];

G1500 * 0.96

=1440 [ daN ];

Greutatea cupei cu pamant

G= G +

G= 636 + 1440

G = 2076 [ daN ];

R= K * h* b

K = rezistenta specifica la sapare; K= 0.83 [ daN/cm];

h= grosimea brazdei sapate [ cm ];

b = latimea cupei; b = 700 [ mm ];

Grosimea brazdei sapate

Se poate determina din ecuatia brazdei sapate:

V * K= K* h* H * b

K= coeficient de umplere; K= 1.3;

K= coeficient de afanare; K = 1.2;

H = adancimea de sapare; H = 3.76 [ m ];

h=

h=

h= 0.39 [ m ];

R= K * h* b

R= 0.83 * 70 * 39

R= 2265 [ daN ]

Din diagrama de sapare se determina grafic distantele:

r= 420 [ mm ] = 0.42 [ m ];

r = 580 [ mm ] = 0.58 [ m ];

r=3000 [ mm ] = 3.0 [ m ];

r = 3760 [ mm ] = 3.76 [ m ];

32256 [ daN ];

Diametrul cilindrului

P=;

D =

D = 12.40 [ cm ];

Din catalog se adopta un cilindru hidraulic cu DD. Cilindrul ales are urmatoarele caracteristici:

D - diametrul cilindrului:D = 130 [ mm ];

d - diametrul tijei: d = 70 [ mm ];

Din studiul grafic a rezultat ca :

-- Lungime de montaj a cilindrului hidraulic L= 1840 [ mm ];

-- Lungime extinsa a cilindrului hidraulic L= 3220 [ mm ];

-- Cursa cilindrului hidraulic c = 1380 [ mm ];

Calculul puterii necesare saparii:

P = [ KW ];

V= viteza de sapare = cursa V= 1.38 [ m/s ];

t = timpul de sapare    t = 4.5 [ s ];

= randamentul echipamentului = 0.92;

P =

P = 120 [ KW ];

Calculul fortei din cilindru de actionare a bratului.

I.        Prima ipoteza de calcul: spre sfarsitul saparii din maner fortele cresc considerabil situatie in care acestea vor fi determinate pentru rezistenta tangentiala la sapare:

- forta indusa datorita saparii din cilindrul manerului;

Din diagrama de sapare se determina grafic distantele:

r= 1540 [ mm ] = 1.5 [ m ];

r = 400 [ mm ] = 0.4 [ m ];

45612 [ daN ]

II.           A doua ipoteza de calcul: forta din cilindrii hidraulici de actionare a bratului se determina din conditia ca rezistenta tangentiala la sapare R=0, saparea s-a terminat si se comanda ridicarea echipamentului prin actionarea cilindrilor bratului.

[ daN ];

III.   A treia ipoteza: se considera echipamentul la raza maxima de actiune, cupa fiind goala si se ridica echipamentul.

[ daN ];

F =max(;;)

F = max

F = 22806 [ daN ] - forta pentru un singur cilindru de actionare a bratului;

Calculul ajustajului cilindrului hidraulic al bratului

P=;

D =

D = 13.3 [ cm ];

Din catalog se adopta un cilindru hidraulic cu DD. Cilindrul ales are urmatoarele caracteristici:

D - diametrul cilindrului:D = 140 [ mm ];

d - diametrul tijei: d = 90 [ mm ];

Din studiul grafic a rezultat ca :

-- Lungime de montaj a cilindrului hidraulic L= 1840 [ mm ];

-- Lungime extinsa a cilindrului hidraulic L= 2840 [ mm ];

-- Cursa cilindrului hidraulic c = 1000 [ mm ];

Calculul fortei din cilindru de actionare a cupei

F - forta din cilindrul cupei

T - forta de legatura

[ daN ]

R= K * b * h

h =

h =

h = 1.42 [ m ]

H<< H = 1040 [ mm ];

K = 1.1.1.8 [ daN/cm]; - pentru pamanturi usoare;

R= 1.1 * 70 * 14.2

R= 1093.4 [ daN ];

Din diagrama de sapare se determina grafic distantele:

r= 460 [ mm ] = 0.46 [ m ];

r= 1470 [ mm ] = 1.47[ m ];

r=580 [ mm ] = 0.85[ m ];

5943 [ daN ]

5014 [ daN ]

Calculul alezajului cilindrului hidraulic al cupei

P=;

D =

D = 8.17 [ cm ];

Din catalog se adopta un cilindru hidraulic cu DD. Cilindrul ales are urmatoarele caracteristici:

D - diametrul cilindrului:D = 85 [ mm ];

d - diametrul tijei: d = 50 [ mm ];

Din studiul grafic a rezultat ca :

-- Lungime de montaj a cilindrului hidraulic L= 1520 [ mm ];

-- Lungime extinsa a cilindrului hidraulic L= 2600 [ mm ];

-- Cursa cilindrului hidraulic c = 1120 [ mm ];

1.2.2 Calculul puterii necesare actionarii excavatorului pe roti cu pneuri

Conditia de aderenta : F F la limita F= F;

F=

Se considera situatia in care utilajul se deplaseaza pe sosea cu viteza maxima:

F= 0.75 * 21200 *0.9

F=15900 [ daN ]

- randamentul mecanismului de deplasare;

= 0.75

P = 120 [ KW ]

= 10

2.03 [ Km/m ]

Deci acest excavator in conditiile mentionate se poate deplasa cu o viteza minima de 2.03 [ Km/h ];

F= G(*cos + sin)

= coeficient de rezistenta la rulare in conditiile optime de rulare

= 0.02 (asfalt)

= 2

F= G(0.02*0.99+0.034)

;28 [ Km/h ]

1.2.3 Calculul de rezistenta al echipamentului de lucru

P=;

F=

I-I - este sectiunea periculoasa a manerului care se verifica sau se dimensioneaza.

M= F * r [ daN cm ];

D= 130 [ mm ];

F= 39819 [ daN ];

M - momentul incovoietor pe verticala;

M = 16724 [ daN cm ];

Verificarea efortului in sectiunea I-I este dat de expresia:

=

W- modulul de rezistenta al sectiunii;

W= [ cm ];

I - momentul de inertie al sectiunii [ cm];

Y- distanta de la axa neutra la extremitatea sectiunii

Y=

Calculul momentului dinamic

M = K* J*

K- coeficientul de corectie K= 1.2;

J= J+ J+ J+ J

J - moment de inertie al platformei rotitoare;

J - moment de inertie al cupei cu pamant;

J - moment de inertie al manerului;

J - moment de inertie al bratului;

J = M* r [ kg m];

r= 0.3 [ m ];

Masa sasiu asamblat

M= M+ M

M- masa platformei rotitoare;

M- masa sasiu asamblat

M - masa masinii de baza

M= 9526 [ Kg ];

J = 8500*0.3

J = 765 [ Kg m];

J=190.6 [ Kg m];

J=81.09 [ Kg m];

J=185 [ Kg m];

M = 1.2 * 1221*

= [rad/s]

t- timpul de demarare;

- viteza unghiulara a platformei

n-turatia platformei; n= 0.7 [rot/min ]

Se considera ca rotirea platformei cu echipamentul se realizeaza la un unghi de = 90,

= 30

= 30

= 30

= * t

t=

t= [ s ];

t=

t=0.71 [ s ]

=

= 1.02 [ rad/s ]

M= 1.2*1221*1.02

M=1494.5