ong khi cơ cấu kéo gàu đi thực hiện quá
trình bốc xúc; t2 - thời gian
ủa cơ cấu nâng gàu
khi gàu xúc bắt đầu rời
khỏi gương lò; t3 - thời gian nâ
đ
i gian đổ tải;
ủa cơ cấu đồng thời động cơ truyền động cơ cấu đảo
c
g lị với tốc độ khơng đổi, đồng thời quay
g
ấu để đưa gàu vào gương lò.
trên dây tương tự n
truyền động các cơ cấu chính của
m
họn được cơng suất động cơ truyền động các cơ cấu của máy xúc c
c.
m việc của cơ cấu. …
c kết cấu của máy x
ấu truyền lực trung gian có thể tính tốn được
d
(sẽ trình bày sa
truyền động (trong sổ tay tr o m ng pháp d ải.
đổi hệ số tiếp điện (TĐ%) phù
h
ng - hạ gàu của máy xúc gàu thuận
tính mơmen động cơ sinh ra khi thực hiện bốc xúc, nâng gàu đầy tải, đổ tải, hạ
ồng thời quay gàu về vị trí đổ tải;
t4 - thờ
t5 - thời gian hãm c
hiều để hạ gàu xuống gương lò; t6 - thời gian hạ gàu xuống gươn àu theo hướng ngược lại.
t7 - thời gian hãm của cơ c
Biểu đồ phụ tải của cơ cấu quay của máy xúc gàu treo hư của máy xúc một gàu - gàu thuận.
10-5. Tính chọn cơng suất động cơ
áy xúc.
Để tính c
ần phải có các dữ kiện ban đầu sau đây:
- Sơ đồ động học của cơ cấu. - Chế độ làm việc của máy xú - Tốc độ di chuyển của cơ cấu. - Thời gian của một chu trình là
- Loại đất đá hoặc quặng và một số dữ kiện khác v.v Tất cả các thơng số trên có thể nhận được từ kích thướ
úc với năng suất (thể tích gàu xúc) xác định. Chế độ động của cơ cấu trong quá trình làm việc như tăng tốc, hãm, thay đổi tốc độ ảnh hưởng rất đáng kể
đến năng suất của máy xúc.
Mơmen qn tính của cơ c
ựa trên sơ đồ động học của cơ cấu, cịn mơmen qn tính của động cơ chỉ
tính được sau khi đã chọn sơ bộ cơng suất động cơ. Bởi vậy để tính chọn
chính xác công suất động cơ, phải tiến hành theo các bước sau: - Xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản dựa trên các công thức
u) và xác định công suất cản tĩnh của động cơ. - Tiến hành tính chọn sơ bộ công suất động cơ
a cứu) và xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên của động cơ truyền động. - Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động cơ cấu ch
ột chu trình làm việc có tính đến chế độ động của hệ truyền động.
- Kiểm tra động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng bằng phươ
ịng điện hoặc mơmen đẳng trị.
- Kiểm tra động cơ theo khả năng quá t Công suất của động cơ đã chọn phải qui ợp với hệ sô tiếp điện quy chuẩn.
1. Động cơ truyền động cơ cấu nâ
gàu v.v… Mômen của động cơ khi thực hiện bốc xúc đất đá được tính theo biểu thức sau: η i g R G G G G M2 ( g + +0,5 tg + C) t. = [N.m] (10-1)
Trong đó: Gg - khối lượng của gàu, kg;
G - khối lượng đất đá trong gàu, kg; g;
ơ cấu bốc xúc;
lực;
động của lực cắt Fc, kg.
Gtg- khối lượng của tay gàu, k Rt - bán kính của tay nâng, m; i - tỷ số truyền từ động cơ đến c
η - hiệu suất của cơ cấu truyền
g - gia tốc trọng trường, m/s2;
Gc- khối lượng tương ứng với sự tác
g
Gc Fc [kg] (10-2)
hối lượng đất đ ong gàu tính theo biểu thức:
G = V1γ [kg] (10-3) u, m3 [m ] (10-4) rong đó 2; của một đường cắt, m; ực cắt đư K á tr
Trong đó V1 - thể tích đất đá chiếm chỗ trong gà
γ - khối lượng riêng của đất đá, kg/m3
3
V1 = S.h.b
T S - tiết diện cắt ngang của một lớp cắt, m
h - chiều dài
b - hệ số tới, xốp của đất đá (0,6 ÷ 0,8). L ợc tính theo biểu thức sau:
41.b − 1.b − V 10 . = h f Fc [N] (10-5)
rong đó: f - suất lực cản ủa đất đá, N/cm2
rị số của f phụ thuộc vào tính chất của đất đá, quặng và cơ cấu b c
ới máy xúc có thể tích gàu xúc dưới 2m , vg = (0,4 ÷ 0
c:
T cắt c
T ốc xúc
ủa từng loại máy xúc.
Tốc độ nâng của gàu được chọn theo kinh nghiệm và phụ thuộc vào năng
suất của máy xúc. Đối v 3
,5)m/s; thể tích gàu xúc (2 ÷ 3)m3, vg = (0,5 ÷ 0,9)m/s và thể tích gàu xúc từ (3 ÷ 6)m3, vg = (0,9 ÷ 1,6) m/s.
Mômen của động cơ khi gàu rời khỏi gương lò hoặc khi giữ gàu đầy tải
trên khơng được tính theo biểu thứ
η i g R G G G M4 ( g + +0,5 tg). t. = [N.m] (10-6)
Mômen động cơ khi hạ gàu không tải bằng:
i
M7 (Gg +0,5Gtg)Rt.η.g
[N.m] (10-7)
T hi xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản có
ể 1,5M ; hãm sau khi gàu rời khỏi gương
ất cả các trị số mômen động cơ k
th lấy bằng: tăng tốc khi đào M1 = 2
lò M3 = 0,8M2; tăng tốc khi hạ gàu M6 = M2; hãm trước khi bắt đầu quá trình
đào, bốc xúc M8 = 1,5M2. Dựa vào biểu đồ phụ tải của hệ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu, có thể xác định được mômen đẳng trị của động cơ:
86 6 5 4 3 2 1 2 2 8 7 2 7 2 2 6 5 2 5 4 2 4 3 2 3 2 2 2 1 2 1 t t t t t t t t t M t M t M t M t M t M t M t M M t dt + + + + + + + + + + + + + + = [N.m](10-8)
Để tính được thời gian quá độ (t1, t3, t6 và t8), trước hết phải t
làm việc của động cơ ở chế độ xác lập. Thời gian đào, bốc xúc t2 phụ thuộc
v
động cơ được chọn dựa trên hai đại lượng: mômen đẳng trị
M
c định bởi các trị số ngoại lực tác dụng lên tay gàu của máy xúc. Các lự
c α được hợp thành giữa hai trục: trục của tay gàu và trục của d
tuyến và tiếp tuyến của lực đẩy tay gàu tại ính thời gian ào độ dài của đường cắt h (chiều cao của gương lò) và tốc độ nâng của gàu vg. Thời gian giữ gàu trên không khi quay về hai hướng t4 và t7 phụ thuộc vào tốc độ quay của cơ cấu quay của máy xúc. Thời gian đổ tải t5 phụ thuộc vào thể tích của gàu xúc.
Thời gian tổng của một chu trình làm việc của cơ cấu nâng - hạ gàu có thể
được tính bằng:
tck = Σt = (1,15 ÷ 1,2)(t2 + t4 + t5 + t7) [s] (10-9) Công suất của
đt và tốc độ nâng gàu vg.
2. Động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu của máy xúc một gàu - gàu
thuận.
Công suất động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu của máy xúc gàu thuận
được xá
c đó thay đổi phụ thuộc vào vị trí của tay gàu so với cần gàu của máy xúc, phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu đẩy tay gàu để tạo ra chuyển động tinh tiến hoặc giữ tay gàu tại chỗ. Để tay gàu di chuyển tịnh tiến được ra
phía trước, cơ cấu đẩy tay gàu phải tạo ra lực đẩy song song với trục tay gàu theo hướng từ đầu tay gàu ra đến gàu xúc. Trong đó thành phần lực đẩy hữu ích tạo ra để khắc phục thành phần pháp tuyến của lực cản khi cắt đất đá và thành phần lực Fn (hình 10-7) gàu có hướng song song với trục của tay gàu.
Các vị trí tính tốn của tay gàu: b, c, d và e, các bản vẽ véc tơ lực tác dụng lên tay gàu.
Thành phần lực chủ đạo để đẩy tay gàu là lực nâng Fn, lực nâng Fn tỷ lệ nghịch với gó
ây cáp kéo của cơ cấu nâng. Giá trị của lực nâng Fn lớn hơn nhiều lần so với lực cản cắt của đất đá Fc. Khi giữ tay gàu trên không, cơ cấu đẩy tay gàu chụi một lực đẩy Fđ do khối lượng của tay gàu, gàu với đất đá trong gàu và
lực nâng tác dụng lên tay gàu.
Để tính chọn được công suất động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu, cần
điểm A (hình 10-7a). Để thực hiện được điều đó phải tiến hành tổng hợp các
thành phần lực tác dụng lên tay gàu tại các vị trí khác nhau của tay gàu (hình 10-7b,c và d), các thành phần lực tác dụng bao gồm: lực cắt Fc, lực nâng Fn = Gn/g, Gtg và Gg. Từ đó có thể xác định được trị số và hướng tác dụng của
lực Fa tại điểm A. Thành phần lực cản cắt của đất đá có thể tính được theo
biểu thức sau: g r G r G r G r Fc =1( n 1 + tg. 2 + g.3). [N] (10-10)
rong đó: r1, r2, r3 - cánh tay đòn của k ối lượng tay gàu và khối lượng gàu xú
ấu đẩy tay gàu của máy xúc gàu thuận.
T các lực tương ứng: lực cắt, lực nâng,
h c so với trục của cần gàu.
Hình 10-7 Biểu đồ lực dùng để tính chọn cơng suất động cơ truyền động
Sau khi tiến hành phân tích lực FA thành hai thành phần: lực F’d vng góc với trục của tay gàu và lực Fđ song song với trục của tay gàu (hình 10-7E)
ứ g với vị trí I của tay gàu (hình 10-7A). Lúc đó góc nghiêng của cầu gàu có tr
đó xác định được trị số mơmen trung bình M2
(h
ên. n
ị số lớn nhất với γ = 600.
Để tính tốn sự thay đổi thay đổi của mơmen phụ thuộc vào góc nâng của
tay gàu (α) cần phải xây dựng biểu đồ lực tác dụng lên tay gàu ứng với (8 ÷ 10) vị trí của tay gàu. Sau
ình 10-7B). Thời gian t2 được tính bằng thời gian đào - bốc xúc (hình 10-
7A).
Trị số mômen của động cơ cầu khi thu tay gàu vào cho một lần bốc xúc mới và vươn tay gầu ra xa nhất để đổ tải cũng được tiến hành theo các bước như tr
Tốc độ di chuyển của cơ cấu đẩy tay gàu được chọn từ điều kiện khi đẩy
tay gàu ra xa nhất trong quá trình đào - bốc xúc.
d d t v = [m/s] (10-11) Trong đó: I tg I max
của tay gàu, m;
đ - thờ n đào - bốc xúc (tđ = t2).
Tốc độ lùi tay gàu để thực hiện một chu trình bốc xúc mới thường lấy bằng
(1 được chọn
b
2; M10 = 0,4M2; M1 = M5 = M6 = 1,5M2; M3 =1,2M2; M8 = 0,9M2 và
M
truyền động cơ cấu quay của máy xúc một gàu - gàu thuận.
hành và thiết kế hệ truyền động cơ cấu quay của
m trị số mômen cản tĩnh và mômen động của động
c u quay liên quan với nhau với một tỷ lệ nhất định. Bởi
v
tg.max - hành trình di chuyển xa nhất
t i gia
,5 ÷ 2)vđ. Tốc độ trung bình của cơ cấu đẩy tay gàu thường ằng:
vđtb = (0,45 ÷ 0,72)vg [m/s] [10-12]
Các trị số của mơmen cịn lại được tính theo kinh nghiệm: M4 = 0,8M2; M7 = 0,6M
11 = M2 .
Các bước tính tốn tiếp theo được thực hiện theo 4 bước như tính chọn cơng suất động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu.
3. Động cơ
Công suất động cơ truyền động cơ cấu quay của máy xúc một gàu - gàu
thuận được tính tốn dựa trên:
- Trị số mơmen qn tính của các phần quay của máy xúc J. - Mômen cản tĩnh Mc.
- Tốc độ quay cực đại ωmax - Trị số góc quay β
Theo kinh nghiệm vận áy xúc rút ra kết luận rằng
ơ truyền động cơ cấ
ậy, chỉ cần tiến hành tính tốn trị số mơmen cản tĩnh Mc, sau đó mơmen động của động cơ (Mđg) có thể tính chọn theo trị số của Mc. Mômen cản tĩnh
của động cơ truyền động Mc và tốc độ quay cực đại ωmax được tính tốn theo các bước sau:
a) Chọn thời gian của một chu trình làm việc của máy
Hình 10-8 Sự phụ thuộc của thời gian chu trình làm việc của máy xúc vào thể tích gàu xúc.1. Máy xúc xây dựng; 2. Máy xúc bốc đất đá; 3. Máy
xúc gàu treo trên dây
xúc tck theo các đường cong tr
ủa một chu trình làm việc
c
n đào, giả thiết rằng tốc độ tr
ên hình 10- 8
Khi máy xúc bốc đất đá rời khơng kết
dính, thời gian c
ảu máy xúc tăng lên: (5 ÷ 10)% đối với
máy xúc gàu thuận và gàu treo trên dây, 10% đối với máy xúc gàu ngược, 15% đối
với máy xúc gàu ngoạm. Khi máy xúc bốc xúc đất đá mềm, thời gian của một chu trình giảm đi hai lần.
b) Xác đinh thời gian đào - bốc xúc (tđ). Khi tính thời gia
ung bình khi nâng gàu bằng tốc độ trung
bình của động cơ khi làm việc với phụ tải định mức. g d v H t = [s] (10-13) Trong đó:
H - chiều dài quỹ đạo khi đào đất đá (một cách gần đúng là chiều cao của
g ;
đạo khi đào có thể tính được dựa trên các kích thước cơ bản
c gàu phụ thuộc vào tính chất của đất đá
c
i vào phương tiện vận chuyển (ô tô, toa tàu h
tầm vươn xa của gàu khi đổ tải.
tải bao gồm: thời gian quay gàu về đúng vị trí đổ tải, thời
g gàu) và thời gian đổ tải.
ổ
tả
ương lò), m
vg - tốc độ di chuyển của gàu, m/s. Chiều dai quỹ
ủa máy xúc. Tốc độ di chuyển của
ó thể tính chọn từ 0,5 ÷ 3,5m/s.
c) Tính thời gian đổ tải (tđt). Thời gian đổ tải phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Đặc điểm, công nghệ khi đổ tả
oặc bãi thải). - Loại đất đá. - Chiều cao và Thời gian đổ
ian khởi động cơ cấu đổ tải (cơ cấu đóng mở đáy
Thời gian khởi động của hệ truyền động cơ cấu đổ tải thường được chọn
trong phạm vi (0,4 ÷ 3)s. Thời gian đổ tải trong phạm vi (0,25 ÷ 2)s khi đ i ra bãi tha ma, (0,5 ÷ 6)s khi đổ tải vào các phương tiện vận tải khác như tàu hoả hoặc ơtơ.
d) Tính thời gian quay gàu (tq) 3 0 1 J tq = J t t tck d dt + − − [s] (10-14) Trong đó
J0 - mơmen qn tính của các phần quay của máy xúc khi quay gàu khơng, k
ực nghiệm. Thời gian quay có thể lấy bằng tq = (0,8 ÷ 0,85)tck.
gm2;
J - mơmen qn tính của các phần quay của máy xúc khi quay gàu đầy tải, kgm2.
Trị số của mơmen qn tính có thể tính một cách gần đúng theo cơng
thứcư th
e) Tính cơng suất cực đại của động cơ truyền động cơ cấu quay.
η 3 max 736 , 0 atq P = J(1,37+η2)β2 [kW] (10-15)
rong đó: η - hiệu suất cơ c u
truyền lực của cơ cấu quay;
đặc tính cơ của hệ truyền
đ
óc quay β = (90 ÷ 110) đối
v
nh cơ trên hình 10-9
T ấ
Hình 10-9 Dạng đặc tính cơ của hệ truyền
động máy xúc để xác định các hệ số a và c
β - góc quay của máy
xúc, rad; a - hệ số tính đến dạng của đường ộng. Khi tính tốn có thể lấy η = (0,85 ÷ 0,9), g 0
ới máy xúc gàu thuận, β = (120 ÷
150)0 đối với máy xúc gàu treo trên
dây.
Hệ số a được tính chọn theo dạng
đặc tí
Đường I, a = 26,5; đường II, a = 41,
65,5.
5; đường III, a = 40,7 và đường IV, a = f) Tốc độ quay cực đại ) 2 3 , 1 ( max ω = J 7 736 , 0 max η η + cP [rad] (10-16) rong đó: c - hệ số có tính đế ạng đặc tính co của hệ động
Đường I, c = 87,5; đường II, c=167; đường III, c = 137 và đường IV, c=
2
ng các sổ tay tra cứu.
T n d truyền .
20,5.
Theo kết quả Pmax, ωmax để tính chọn cơng suất động cơ truyền động cơ cấu quay tro
10-6. Các hệ truyền động thường dùng trong máy xúc
Hệ truyền động cơ cấu của máy xúc phải đáp ứng các yêu cầu công nghệ