Тема: «Дослідження силових і кінематичних параметрів чотирьохопорного крокуючого механізму пересування»

Мета роботи: вивчення конструкції і принципу роботи чотирьохопорного крокуючого механізму; дослідження зміни кінематичних і силових параметрів в процесі пересування машини; визначення параметрів крокуючого рушія стосовно екскаваторів.

Загальні відомості про конструкцію крокуючих механізмів транспортних та гірничих машин

В сучасних транспортних та гірничих машинах в якості механізмів пересування застосовуються рейкові, пневмоколісні, гусеничні та крокуючі рушії, або їх комбінації (наприклад рейково-крокуючий хід). Для роботи у складних експлуатаційних умовах при високій вологості, абразивності ґрунтів, мала допустимому тиску на грунт ефективним є застосування крокуючих механізмів, наприклад у екскаваторах-драглайнах, мобільних дробильних комплексах, перевантажувачах та інших гірничих і транспортних машинах.

У світовій і вітчизняній практиці в одноковшевих екскаваторах-лопатах як механізми пересування застосовують винятково гусеничний хід [1,2,3,4], що поряд з відомими перевагами володіє поруч істотних недоліків, основні з яких наступні:

1. Велика вага, (до 40-45% з нижньою рамою) від ваги екскаваторів і висока вартість;

2. Складність у виробництві і зборці, обумовлена великою кількістю деталей і складністю самої конструкції;

3. Швидкий знос елементів, що сполучаються, (ведучих коліс, ланок) і зв’язані з цим високі експлуатаційні витрати;

4. Значно більші, ніж при крокуючому ході, середні питомі тиски на грунт до 0,35Мпа;

5. Високі значення максимальних питомих тисків, що перевищують у 3-х гусеничних системах у 6-12 разів середні тиски;

6. Високе потрібне стискальне зусилля, що досягає до 40% від ваги екскаваторів, і зв’язані з цим високі енерговитрати на пересування.

Зазначені недоліки, частково відсутні у відомих конструкціях крокуючих механізмів пересування, що відрізняються відносно невеликою вагою (10-12%

Від ваги машини), простотою конструкції, більш низькою собівартістю, незначним зносом елементів, що сполучаються, і як наслідок, низькими експлуатаційними витратами, можливістю одержання низьких питомих тисків.

     Тим часом, як уже відзначалося вище, незважаючи на відомі переваги крокуючого ходу в одноковшевих екскаваторах-лопатах крокуючий хід не використовується.

     Більш того можна стверджувати, що «до недоліків крокуючого ходу відноситься непридатність його для лопат». Розуміється тут мова йде про відомі конструкції крокуючих ходів у тому числі, наприклад, таких як на екскаваторах-драглайнах ЕШ-6/45, ЕШ-10/70А, ЕШ-11/70.

     Основною і головною причиною, що перешкоджає використанню відомих конструкцій крокуючих механізмів в одноковшевих екскаваторах-лопатах є специфічні особливості напруження цих машин у процесі копання.

      Якщо в драглайнах (де переважно використовується крокуючий хід, а у великих драглайнах винятково крокуючий хід) при роботі машини рівнодіюча вертикальних сил навіть при положенні ковша на максимальному вильоті (у голови стріли) не виходить, як правило, за ядро перетину бази, то в екскаваторах-лопатах картина абсолютно інша.

     В одноковшевих екскаваторах (прямих лопатах) у процесі копання в результаті реалізації на вершині зубів ковша великих динамічних зусиль, особливо в момент стопоріння механізму підйому при твердих ґрунтах, рівнодіюча зовнішніх сил (вага машини + динамічні зусилля на вершині зубів ковша) виходить не тільки за поворотне коло, але й іноді за межі опорних поверхонь гусениць ( тобто за межі периметра опорної поверхні). У результаті цього при стопорінні механізму підйому екскаватора-лопати найчастіше працюють з відривом від ґрунту задньої частини машини-протилежної ковшеві, що неприпустимо для екскаваторів що мають крокуючий механізм пересування, тому що це може привести до втрати рівноваги і руйнуванню опорних елементів.

     Аналіз розрахунків на ПАТ НКМЗ показує, що при зупинці механізму підйому рівнодіюча зовнішніх сил виходить за межі опорних поверхонь гусениць (тобто за межі периметра опорної поверхні) у результаті чого буде відбуватися відрив гусениць зі сторони протилежної ковшеві.

     Якщо в екскаваторах-лопатах використовувати відомий крокуючий хід (такого ж типу, як у драглайнах) з базою, що спирається на грунт під час копання і повороту машини на розвантаження, то для забезпечення рівноцінної стійкості машини (тобто такий же як і при гусеничному ході) периметр (контур) опорної поверхні бази повинні бути не меншими, чим периметр опорної поверхні гусениць.

     Крім того, щоб зберегти відому перевагу крокуючого ходу, що полягає в можливості пересування з місця в будь-якому напрямку, механізми крокування з лижами повинні встановлюватися на поворотній платформі, а лижі повинні мати можливість обходу контуру бази при повороті, внаслідок чого найбільш оптимальний контур бази – це коло великого діаметра. При цьому лижі повинні бути винесені за контур бази, що приводить до збільшення ширини поворотної платформи («роздування» її по ширині). У підсумку використання традиційних крокуючих ходів (таких, як у драглайнах) в екскаваторах-лопатах привело б до істотного програшу в розмірах машини, її ваги і вартості.

     Унаслідок цього в екскаваторах-лопатах у вітчизняній і світовій практиці використовується винятково гусеничний хід, якщо не говорити про машини малої потужності, де може використовуватися колісний хід.

     Тим часом, основні переваги крокуючого ходу, що полягають у невеликій вазі, простоті і низькою собівартості, а також відсутності сильного зносу в експлуатації і зниженні експлуатаційних витрат на ремонт і відновлення є незаперечними.