Совершенствование элементов и систем приводов цепных рабочих органов траншейных экскаваторов

• Автор: Данилов, Александр Константинович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБЗОР И АНАЛИЗ 8 СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕПНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЁТА
1.1.1 Обзор существующих конструкций цепных траншейных
экскаваторов непрерывного действия
1.1.2 Обзор конструкций режущих элементов и схем их расстановки 10 на рабочих органах экскаваторов непрерывного действия
1.1.3 Обзор конструкций рабочих цепей, направляющих рам и цепных 13 рабочих органов траншейных экскаваторов
1.2. Обзор существующих теоретических исследований по резанию
талых и мёрзлых грунтов и методов расчёта усилий резания
1.3. Обзор существующих исследований динамики рабочего процесса
цепных приводов и методов их расчета
1.4. Выводы по главе и постановка задач исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕПНЫХ
РАБОЧИХ ОРГАНОВ ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА
2.1. Моделирование динамических процессов работы цепного
траншейного экскаватора
2.2. Анализ результатов моделирования и разработка предложений
по совершенствованию элементов и системы привода цепного рабочего органа
2.3. Теоретический анализ параметров зацепления
усовершенствованной системы привода цепного рабочего органа
2.4. Выводы по второй главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО
ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗОЧНОГО РЕЖИМА ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ ПРИВОДОВ ЦЕПНЫХ
ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
3.1.1 Определение параметров нагрузочного режима на режущих
элементах при их взаимодействии с различными типами мёрзлых грунтов
3.1.2 Экспериментальные исследования влияния износа режущих

элементов на их работоспособность и выявление рациональных схем их расстановки на рабочем органе
3.2. Экспериментальные исследования по определению 65 рациональных конструктивных параметров и оптимальных условий применения режущих элементов
3.3. Экспериментальные исследования работоспособности 74 конструкций узлов и элементов рабочих органов цепных траншейных экскаваторов
3.3.1 Исследование цепного рабочего органа траншейного
экскаватора, оснащённого поворотными и неповоротными резцами в полевых условиях при работе на однородных грунтах
3.3.2 Исследование цепного рабочего органа траншейного
экскаватора, оснащённого поворотными и неповоротными резцами в полевых условиях при работе на грунтах с каменистыми включениями
3.4. Выводы по главе
4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕПНОГО
УЗКОТРАНШЕЙНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЁРЗЛЫХ И ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ, ВКЛЮЧАЯ ГРУНТЫ С ГРАВИЙНО-ГАЛЕЧНИКОВЫМИ
ВКЛЮЧЕНИЯМИ
4.1 Описание расчетной схемы узкотраншейного цепного рабочего
органа
4.2. Методика расчёта и выбора рациональных параметров рабочего
органа узкотраншейного экскаватора для разработки мёрзлых грунтов и грунтов с каменистыми включениями
4.3. Пример использования методики определения рациональных
параметров цепного рабочего органа для разработки мёрзлых
грунтов с каменистыми включениями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение 1. Результаты испытаний опытных образцов
цепных рабочих органов траншейных экскаваторов.
Приложение 2. Акты внедрения результатов исследования

Актуальность темы. Дальнейшее увеличение объёма работ по освоению северных территорий Красноярского края и Российской Федерации связано с интенсификацией строительных и земляных работ. Большая площадь территории Красноярского края (2401600 км2, что составляет 14% от общей территории России) и не развитая транспортная инфраструктура требуют более радикальных решений при строительстве трубопроводов и коммуникаций.
Для решения этих вопросов, при ограниченном росте трудовых ресурсов, на первое место выдвигаются задачи по созданию высокоэффективных землеройных машин непрерывного действия, таких как цепные траншейные экскаваторы, применяемые при разработке мёрзлых и прочных грунтов, особенно в условиях городской черты, при выполнении аварийновосстановительны х работ, вскрытии асфальто-дорожного полотна, укладке коммуникаций, обладающих повышенной производительностью и надёжностью. [70]
Возросшие требования к экскаваторам непрерывного действия определяются значительным расширением области их применения. Использование устаревших конструкций цепных рабочих органов резко ограничивают область применения, но в связи с отсутствием соответствующего оборудования, производятся работы в значительно завышенных областях применения, что приводит массовому выходу инструмента, преждевременному износу узлов рабочего оборудования и к общему снижению работоспособности и эффективности экскаваторов. Это положение дел в конструировании экскаваторов непрерывного действия связано с отсутствием данных по усилиям резания на рабочем инструменте, при разработке мёрзлых грунтов и рекомендаций по проектированию специальных цепных рабочих органов. Известные теории зубчатого зацепления дают не полную информацию о цепных передачах теориях расчётов специальных зацеплений. В связи с этим, возрастают требования к системам приводов и элементам цепных рабочих органов траншейных экскаваторов, которые еще недостаточно надежны, в связи с отсутствием методик проектирования элементов и систем приводов, учитывающих вероятностный характер нагрузочного режима, определяемого категорией, гранулометрическим составом и реологическими свойствами разрабатываемых грунтов, схемой расстановки режущих элементов на рабочем органе, а также влияние динамических процессов в системе приводов при работе экскаватора. [97].

включениями, необходимо иметь дно траншеи цилиндрической формы, позволяющее минимально блокировать включения в стенках траншеи.
• в). В случае разработки однородных мёрзлых грунтов малой прочности (с выше 30 ударов ДорНИИ) с возможной встречей каменистых и валунных включений, в целях увеличения ресурса инструмента и надёжности работы цепного рабочего органа необходимо применять поворотные резцы, при этом произойдёт падение производительности экскаватора до 30 - 40%;
• г). Мёрзлый фунт малой прочности (до 30 ударов ДорНИИ) и
талый грунт с каменистыми включениями рекомендуется разрабатывать радиальными и тангенциальными резцами с плоскими пластинами, при этом пластичность фунта защищает пластины твёрдого сплава от преждевременных поломок, а величина подачи на один резец соответствует минимальной энергоёмкости процесса резания[48, 59].
При ширине траншеи не более, чем величина шарнирного соединения (1.2+1.4)^ в системе резания «ёлочкой», возможно применение резания одиночным резцом и в крайних линиях резания. При больших соотношениях траншеи и несущей цепи и особенно при формировании прямоугольной формы дна необходимо применять дублирование крайних резцов либо новую схему, отработанную на экспериментальных и опытных образцах комбинированную схему «Елочка» с дублированными крайними резцами и дифференцированным шагом резания, патент № 15553611 [2] (Рис.2.1.6.).
Схема универсальна и может применяться, как для радиальных, тангенциальных резцах, так и для поворотных резцов с учётом расстояния между линиями резания и количества фупп резания в забое.
Таблица 2.3.
Мощность привода рабочего органа, КВт в Диаметр твердосплавной вставки резца, мм А Вылет резца относительно площадки, мм а угол установки резца в забое, град. В Расстояние между линиями резания, мм
40 + 60 12+14 50 + 70 45 15 +
60+110 14+16 70 + 90 45 16 +
О »О *!• О 18 + 20 90+120 45 18 +
Схема установки резцов в забое, в зависимости от требований формирования дна траншеи, может быть различной и зависеть от типа режущего инструмента и его параметров[2, 51].