Изучение устройства полноповоротного, универсальныого строительного экскаватора на гусеничном ходу с гидравлическим объемным приводом. Описание проблемы в гидросистеме данной машины, создающей разрушающий эффект. Поиск путей устранений недостатков.
Конструкция экскаватора предусматривает возможность использования сменного рабочего оборудования следующих видов: обратной лопаты, обратной лопаты с удлиненной рукоятью, прямой лопаты, прямой лопаты с поворотным ковшом, погрузочного оборудования, грейфера, грейфера с удлинителем, рыхлителя. Конструкция ходовой части экскаватора предусматривает возможность установки уширенных звеньев, что снизит давление на грунт до 0,4 кгс/м2 и улучшит условия передвижения и работы экскаватора на слабых и переувлажненных грунтах. При работе экскаватор должен быть установлен на ровной площадке, предварительно подготовленной самим экскаватором или другими средствами. Устройство работает следующим образом: Жидкость поступает в емкость 1 по тангенциальному патрубку 2 и ударяется в лопасти 9 ротора, приводя во вращение пустотелый вал 5. Сетчатые лопасти 11, вращаясь в жидкости, увеличивают скорость выделения оставшейся в ней газа,размер выделяемых из жидкости пузырьков газа, а следовательно, и скорость их всплывания.Экскаваторы ЭО-4225А-07 с рабочим оборудованием обратная лопата применяют для выемки грунта, расположенного ниже уровня стоянки экскаватора. Определяем работу, затрачиваемую на преодоление сопротивления копанию грунта: , где Наиболее эффективным на тяговом режиме работы машин для земляных работ с гусеничным ходовым оборудованием является движение при , так как в этом случае движитель развивает силу тяги, близкую к максимальной, а действительная скорость машины снижается незначительно. R = 210 МПА ?1 = 1 - коэффициент, учитывающий ответственность рассчитываемого элемента ?2 = 0,95 - коэффициент, учитывающий отклонение в геометрических размерах конструкции, влияние коррозии и т.п. Расчетом определяют теоретическую (конструктивную) производительность эакскаватора при непрерывной его работе при следующих расчетных условиях: режим копания - поворотом рукояти, заполнение ковша грунтом при , поворот на выгрузку и возврат в забой с угловым перемещением 90° в каждом направлении, разгрузка в отвал, все вспомогательные перемещения совмещаются с основными.
Введение
Экскаватор ЭО-4225А-07 полноповоротный, универсальный строительный экскаватор на гусеничном ходу с гидравлическим объемным приводом. Он предназначен для выполнения земляных работ на грунтах I-IV категорий и предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтах с размерами кусков не более 400 мм при температуре окружающей среды от -40 до 40° С, а в тропическом исполнении до 55° С. Экскаватор применяют для разработки карьеров, рытья котлованов, траншей, каналов, погрузки грунта и сыпучих материалов. С помощью экскаватора можно рыхлить скальные породы мерзлый грунт специальным сменным органом - рыхлителем. Конструкция экскаватора предусматривает возможность использования сменного рабочего оборудования следующих видов: обратной лопаты, обратной лопаты с удлиненной рукоятью, прямой лопаты, прямой лопаты с поворотным ковшом, погрузочного оборудования, грейфера, грейфера с удлинителем, рыхлителя. В зависимости от вида выполняемой работы и характеристики разрабатываемых грунтов, экскаватор имеет ковши различных объемов 0,3-1,5 м3 .
Конструкция ходовой части экскаватора предусматривает возможность установки уширенных звеньев, что снизит давление на грунт до 0,4 кгс/м2 и улучшит условия передвижения и работы экскаватора на слабых и переувлажненных грунтах.
В зависимости от условий работы на экскаваторе может работать один машинист или машинист и помощник. Состав бригады определяется климатическими и топографическими условиями, организацией обслуживания и ремонта, производственными условиями. При работе экскаватор должен быть установлен на ровной площадке, предварительно подготовленной самим экскаватором или другими средствами. Уклон рабочей площадки не должен превышать .
В гидросистеме экскаватора одной из проблем является наличие какого-то количества растворенного газа и пузырьков кислорода в рабочей жидкости. Попадая с потоком в зону более высоких давлений, пузыри схлопываются, выделяя энергию, которая разрушает поверхность рабочих агрегатов гидросистемы.
Эта энергия также создает ударные волны, вызывающие вибрацию, распространяющуюся на рабочее колесо, вал, уплотнения, подшипники, повышая их износ. Большая энергия, рассеиваемая при схлопывании пузырей вблизи поверхности обтекаемого тела, может приводить к ее повреждению. Масштабы такого явления, называемого гидравлической эрозией, могут быть разными - от точечной поверхностной эрозии после многих лет эксплуатации до катастрофического выхода из строя насосов, гидроаппаратов и т.п.
Для уменьшения разрушающего эффекта используют противоэрозионные материалы, специальные покрытия из бронзы, хрома и др.
Полностью устранить разрушительное действие путем применения стойких против коррозии материалов не представляется возможным.
Наиболее эффективным способом борьбы с пузырьками воздуха в рабочей жидкости является процесс дегазации. Достигается этот способ различными методами.
Для обзора различных методов решения этой проблемы проведем патентный поиск. экскаватор гидросистема гусеничный строительный
1. Анализ существующих авторских свидетельств и патентов
На сегодняшний день известно множество устройств для дегазации жидкости. В гидросистеме экскаватора дегазация достигается путем изменения конструкции гидравлического бака ( авторские свидетельства и патенты приведены в приложении 1).
А. С. № 1130365, кл. В 01 D 19/00 СССР
Устройство работает следующим образом: Жидкость поступает в емкость 1 по тангенциальному патрубку 2 и ударяется в лопасти 9 ротора, приводя во вращение пустотелый вал 5. Сетчатые лопасти 11, вращаясь в жидкости, увеличивают скорость выделения оставшейся в ней газа,размер выделяемых из жидкости пузырьков газа, а следовательно, и скорость их всплывания. Пена, поступающая в емкость 1 и образующаяся в ней, разрушается сетчатыми лопастями 10. Газ удаляют из емкости 1 через насадки 12 и отверстия 13 во внутреннюю полость вала 5 и оттуда в выходной патрубок 3. Жидкость оседает в емкости 1. Частицы жидкости, осевшие на стенку насадки, имеющую поток, противоположный направлению вращения вала, выносится с нее под действием центробежной силы обратно во внутреннюю полость емкости 1.
Недостатком данного метода является: использование центробежной силы вращающего вала может оказаться практически малозначимым при малой длине отверстия, т.е. пути прохождения жидкости из емкости сепаратора за ее пределы.
А. С. № 11148978, кл. В 01 D 19/00 СССР
Устройство работает следующим образом: Рабочая жидкость поступает через патрубок 2 и закручивается в направляющем аппарате 3 переменной кривизны. Отделившийся газ, приподнимая клапан 8, уходит в патрубок 4 для вывода газа, а жидкость между цилиндрическим корпусом 1 и стаканом 6 отводится в патрубок 5. При избытке газа клапан 8 перекрывает патрубок 5, а при избытке жидкости патрубок 4.
Недостатком является негерметичная посадка и запаздывание посадки клапана в седло при достаточно высоких скоростях потока жидкости.
А. С. № 11072871, кл. В 01 D 19/00 СССР
Работа устройства осуществляется следующим образом: Жидкость, содержащая свободный и растворенный газ, поступает через тангенциальный патрубок 2 в корпус 1, где приобретает поступательно-вращательное движение, сопровождающееся интенсивным вихреобразованием и кавитацией. На выходе из канала 3 вихри срываются, кавитационные пузырьки захлопываются и в нижней части корпуса развиваются импульсы давления, образующие звуковые волны разной частоты и интенсивности в зависимости от диаметров кавитационных пузырьков. Основная гармоника частот звуковых волн выделяется и усиливается резонатором 4, положение и размеры которого подбираются экспериментально.
Газ, выделившийся из жидкости за счет обработки акустическими колебаниями, поднимается вверх и удаляется через патрубок 8.
Из нижней части корпуса 1 жидкость через тангенциальные отверстия 5 поступает в полость между корпусом и кожухом 6. При этом она вновь обрабатывается акустическими колебаниями, возникающими в нижней части корпуса, а также акустическими колебаниями, образующимися вследствие вихреобразования в полости между корпусом и кожухом. Выделившийся в этой полости газ удаляется через патрубок 9. Обработанная жидкость через патрубок 7 поступает по назначению.
Недостатком устройства является невысокая эффективность обработки акустическими колебаниями, так как мало время пребывания жидкости в акустическом поле. Кроме того, значительная часть акустической энергии рассеивается в окружающем пространстве.
А. С. № 1311752, кл. B 01 D 19/00 СССР
Данное устройство работает следующим образом: Жидкость, втекая тангенциально через один из патрубков 2, преобретает вращательное движение, что приводит к снижению статического давления в жидкости. В переходной камере 4 происходит увеличение скорости вращения и осевой скорости, что приводит к дальнейшему снижению статического давления в жидкости. После прохождения камеры 4 жидкость поступает во второй тангенциальный патрубок 2. Возбуждение акустических колебаний в излучателе 5 приводит к образованию кавитационной области в фокальной зоне в камере 6. Газ, находящийся в жидкости, диффундирует в пузырьки при их расширении и удаляется через газоотводящие трубки 3.
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность дегазации при достаточно высокой скорости потока рабочей жидкости.
На основе данных, полученных в результате проведенного анализа существующих авторских свидетельств и патентов, предлагается техническое решение.
2. Техническое решение
На основании проведенного патентного поиска предлагается новое техническое решение на рисунке 1.
Рисунок 1 - Предлагаемое техническое решение
Работа устройства осуществляется следующим образом. Насос через трубку 3 всасывает рабочую жидкость из внутреннего бака 2. Уровень жидкости во внутреннем баке 2 падает, вместе с ним опускается поплавок 6, закрепленный на коромысле регулирования заслонки 8 отверстия между внутренним 2 и внешним 1 баком. Опускаясь, поплавок 6 с утяжелителем 9 поворачивают коромысло 7, тем самым открывая заслонку 8. В открывающееся отверстие рабочая жидкость из внешнего бака 1 поступает во внутренний бак 2. Образующийся перепад давления между внешним 1 и внутренним 2 баком создает разряжение в верхней полости внутреннего бака 2. Одновременно с падением уровня жидкости поплавок 5 сапуна зависает в воздухе, дыхательный клапан сапуна 4 открывает отверстие, связывающее внутренний объем с атмосферой. Через это отверстие выходят пузырьки воздуха из рабочей жидкости, вытесненные создавшимся разряжением.
Таким образом процесс дегазации регулируется заслонкой 8 отверстия между внешним 1 и внутренним баком 2. Чем больше насос качает рабочую жидкость, тем больше заслонка 8 открывает отверстие, тем больше образуется перепад давления (создается разряжение) и соответственно эффективней процесс дегазации рабочей жидкости.
3. Технико-экономическое обоснование
Применение усовершенствованного гидравлического бака должно увеличить коэффициент полезного действия гидравлического оборудования, повысить производительность экскаватора, что в свою очередь должно привести к экономической эффективности, за счет рационального расхода топлива и экономии времени. Эффективность процесса дегазации рабочей жидкости приведет к уменьшению износа агрегатов гидросистемы, увеличению их долговечности и работоспособности, что в свою очередь благоприятно скажется на обслуживании машины в экономическом плане.
4. Общий расчет экскаватора
Список литературы
1. Шестопалов, К. К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины: учеб. / К. К. Шестопалов. - М, 2005. - 320 с.
2. Хархута, Н. Я. Дорожные машины: учеб. / Н. Я. Хархута. - М,: изд-во Машиностроение, 1968. - 416 с.
3. Зеленин, А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. -М.: Машиностроение, 1975,-422 с.
4. Васильченко, В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник / В.А. Васильченко. - М,: Машиностроение, 1983,-301 с.
5. Волков Д.П., Николаев С.Н. Надежность строительных машин и оборудования. -М.: Высшая школа, 1979,-400 с.
6. Каверзин, С. В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: Учебное пособие / С. В. Каверзин - Красноярск: изд-во ПИК ”Офсет”, 1997. - 384 с.
7. Гриценко В.С., Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие / В. С. Гриценко, В.Л. Морозов - М,: 2002. - 100 с.
8. Безопасность жизнедеятельности в техносфере: Учеб. Пособие/ Под ред. О.Н.Русака, В.Я.Кондрасенко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. 431с.
Методическое указание 1827 «технико-экономические расчеты», Красноярск 2001г.
9.Гриценко В.С., Морозов В.Л. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. - М.:2002. - 100 с.
Безопасность жизнедеятельности в техносфере: Учеб. Пособие/ Под ред. О.Н.Русака, В.Я.Кондрасенко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. 431с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
