|
|
|
Excavatoare cu sapare longitudinala
(Sapatoare de santuri)
Fig. 1
Fig.1 Excavator cu sapare longitudinala cu lant port cutite
a) vedere de ansamblu
b) schema de montare a cutitelor si racletilor pe lant
1- masina de baza
2- cadrul echipamentului de lucru (brat)
3- mecanism de manevrare a bratului
4- lant
5- roata intindere
6- roata de antrenare a lantului
7- cutite
8- racleti
9- roata de lant pentru actionarea transportorului
10- transportor elicoidal
11- role de sprijin a lantului
12- echipament auxiliar (lama de bulldozer)
o- articulatia bratului
vl- viteza lantului
vd- viteza de deplasare a mainii
|
Calculul general pentru sapator de santuri cu lant portcutite |
|
1) Alegerea lantului |
|
Calculul preliminar al fortei maxime din lant |
|
|
|
[N] |
|
in care: |
|
|
|
este forta maxima din lant |
|
|
|
partea disponibila pentru mecanismul de actionare a lantului |
|
|
|
randamentul mecanismului de actionare a lantului |
|
|
|
pentru transmisia mecanica |
|
|
|
pentru actiunea cu motor hidrostatic rotativ |
|
|
|
viteza lantului (se adopta12 m/s sau din prospect) |
|
|
|
|
|
in care: P este puterea nominala a motorului diesel (data in tema) |
|
|
|
puterea consumata pentru actionarea mecanismelor masinii |
|
|
|
[KW] |
|
|
|
|
|
[KW] |
|
|
|
|
|
[KW] |
|
Adopt |
|
|
|
pentru actiunea cu motor hidrostatic rotativ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Stabilirea fortei de rupere a lantului |
|
|
|
|
|
in care c este coeficientul de siguranta (c= 810) |
|
|
|
|
|
|
|
Alegerea lantului |
|
Utilizand standardele de lanturi se alege pasul lantului functie de forta de rupere.Rezulta si alte dimensiuni ale lantului. |
|
Se recomanda lanturi cu rezistente mari la uzura utilizate in industria petroliera si miniera. |
|
Adopt lantul din 1 cu urmatoarele elemente caracteristice: |
|
(inaltimea cutitelor, tipuri de cutite, amplasarea cutitelor,pasul echipamentului) |
|
|
2) Adoptarea unor parametrii constructivi ai lantului portcutite |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 tipuri |
|
|
|
|
|
|
|
4 tipuri |
|
|
|
|
|
|
|
6 tipuri |
|
din tema: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Amplasarea cutitelor pe lant |
T- pasul echipamentului (distanta intre doua cutite identice)
|
3) Schema echipamentului de lucru |
|
a) Transportor elicoidal montat pe brat si actionat de lant: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aleg b=70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adopt: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- se reprezinta echipamentul la scara in 2 pozitii: |
|
|
|
|
|
b) Transportor in articulatia bratului: |
|
|
|
|
|
Aleg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aleg b=100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adopt: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- se reprezinta echipamentul la scara in 2 pozitii: |
|
|
|
|
|
4) Stabilirea vitezei maxime de deplasare din conditia de evacuare a pamantului sapat ( ridicarea la nivelul terenului) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Din relatiile 1,2 si 3 rezulta: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
-volumul de pamant sapat in unitatea de timp |
|
|
|
|
|
-viteza de deplasare a masinii |
|
|
|
|
|
- latimea santului |
|
|
|
|
|
- adancimea santului |
|
|
|
|
|
- coeficient de afanare a pamantului |
|
|
|
- volumul de pamant evacuat de un raclet in unitatea de timp |
|
|
|
|
|
-coeficient de umplere cu pamant a spatiului dntre racleti |
|
|
|
- inaltimea racletului |
|
|
|
|
|
- viteza lantului |
|
|
|
Se calculeaza viteza maxima de deplasare din conditia de ridicare a pamantului sapat pentru: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care |
|
|
|
este coeficientul maxim de umplere corespunzator adancimii H a santului |
|
|
|
se poate calcula cu relatia: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- unghiul de taluz natural in miscare |
|
Se calculeaza |
|
|
|
pentru la adancimea minima si maxima |
|
- pentru |
|
|
|
=43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- pentru |
|
|
|
=30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adoptam |
|
|
|
din tabelul de mai jos in functie de unghiul |
|
|
|
=43 |
|
|
|
=0.45 |
|
pamant coeziv |
|
pentru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=30 |
|
|
|
=0.6 |
|
pamant coeziv |
|
|
|
pentru |
|
|
|
|
|
|
|
pentru H.min: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pentru H.max: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In tabelul se dau valori orientative pentru |
|
|
|
in functie de inclinarea |
|
taluzului santului si caracteristicile pamantului |
|
5) Schema de executare a saparii |
|
|
|
- viteza de deplasare |
|
|
|
- viteza lantului |
|
|
|
inclinarea echipamentuluifata de orizontala |
|
|
|
- inclinarea traiectoriei cutitelor fata de orizontala |
|
|
|
- pasul echipamentului |
|
h |
|
adancimea de taiere |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a) determinarea si h pentru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a) determinarea si h pentru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Observatie : Pentru echipamentul cu cutite curbe se va considera un echipament cu cutite si racleti echivalent |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(unghi de taluz natura) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
coeficient de umplere |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rot/min |
|
Rezulta si aria S a prismei de pamant depuse lateral fata de sant |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
- inaltimea taluzului |
|
|
|
mm |
|
b |
|
- latimea taluzului |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pentru H.min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pentru H,max: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7) Determinarea productivitatii tehnice si alegerea vitezelor de deplasare |
|
- Puterea pentru actionarea lantului este functie de productivitatea tehnica a masinii: |
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
productivitatea tehnica |
|
|
|
|
|
- rezistenta specifica la sapare |
|
|
|
|
|
randamentul echipamentului de lucru |
|
|
|
|
|
greutatea specifica a pamantului |
|
|
|
|
|
inaltimea de ridicare a pamantului fata de nivelul terenulu;i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- randamentul mecanismului de actionare a lantului |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Se calculeaza viteza de deplasare pentru H.max si H.min : |
|
|
|
pentru H.min: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pentru H.max: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Verificare: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8) Calculul fortei in lant si a puterii necesare pentru actionarea lantului |
|
- Calculul se face pentru adancimea maxima a santului (H.max) |
|
- Calculul fortei in lant (R): |
|
|
|
in care: |
|
|
|
-rezistenta la saparea si ridicarea pamantului |
|
|
|
-forta in lant necesara pentru actionarea transportorului elicoidal |
|
|
|
-rezistenta datorita frecarilor in elementele echipamentului |
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
si |
|
|
|
-rezistentele la taierea pamantului de catre cutite, respectiv de catre racleti [daN] |
|
|
|
-forta de frecare intre lantul cu cutite si pamant |
|
|
|
-forta de frecare intre pamantul ridicat si racleti (sau de cutite) si taluz |
|
|
|
-componenta greutatii pamantului pe directia lantului |
|
|
|
-adancimea de patrundere a cutitelor, respectiv racletilor in pamant [cm],calculata cu relatia de la punctul 4 |
|
|
|
coeficient functie de categoria pamantului |
|
|
|
|
|
-coeficient functie de grosimea cutitelor, unghiul de sapare, unghiul de ascutire |
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
-lungimea racletului [m] |
|
|
|
|
|
-numarul de cutite care taie |
|
|
|
-numarul de racleti (seturi de cutite) din zona de sapare a taluzului |
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
coeficient de frecare lant-pamant |
|
|
|
|
|
|
|
-reactiunea normala a pamantului |
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
-coeficient de frecare pamant-taluz( .1=0.75) |
|
|
|
-unghiul de inclinare al taluzului |
|
|
|
-greutatea pamantului aflat pe taluz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
numar seturi de cutite |
|
|
|
Adopt: |
|
|
|
|
|
Se obtine: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
- volumul de pamant aflat pe taluz |
|
|
|
- volumul mediu de pamant aflat in fata unui raclet |
|
|
|
- numarul de racleti ce ridica pamantul |
|
|
|
- adancimea de taiere |
|
|
|
- latimea santului |
|
|
|
-pasul echipamentului |
|
|
|
- lungimea taluzului |
|
|
|
- greutatea specifica a pamantului |
|
|
|
|
|
Pentru echipamentele cu cutite curbe si dinti, calculul se face cu aproximatie considerand racletii echivalenti) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- forta necesara pentru actionarea transportorului elicoidal |
|
|
|
|
|
|
|
in care |
|
|
|
-puterea necesara pentru actionarea transportorului |
|
|
|
-viteza lantului |
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
-lungimea transportorului |
|
|
|
-productivitatea transportorului |
|
|
|
|
|
- puterea specifica |
|
|
|
|
|
|
|
in care |
|
|
|
- coeficient de afanare a pamantului |
|
|
|
- productivitatea tehnica a sapatorului de santuri |
|
|
|
|
|
Se considera |
|
|
|
|
|
|
|
- Puterea necesara pentru actionarea lantului: |
|
|
|
in care: |
|
|
|
- randamentul mecanismului de actionare a lantului |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9) Verificarea stabilitatii masinii |
|
|
|
Se verifica coeficientul de stabilitate |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
- momentul de stabilitate |
|
|
|
- momentul de rasturnare (fata de B ) |
|
|
|
- forta maxima in lant, (calculata la punctul 1) |
|
|
|
|
|
- greutatea masinii de baza |
|
|
|
|
|
- greutatea echipamentului de lucru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Concluzie: - Se va monta echipamentul cu lama |
|
b) Verificarea stabilitatii in timpul manevrarii bratului se face in pozitia cu bratul orizontal: |
|
Se verifica coeficientul de stabilitate: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c) Verificarea stabilitatii in timpul transpotului |
|
|
|
|
|
|
|
in care =15 ( unghiul de inclinare a terenului fata de orizontala ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- unghiul de inclinare a bratului fata de teren ( =50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Concluzie: Se va monta echipamentul cu lama |
|
9.1 ) Verificarea stabilitatii masinii cu lama de buldozer |
|
a) Verificarea stabilitatii in timpul lucrului se face in pozitia de sapare la adancimea minima |
|
Se verifica coeficientul de stabilitate |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
- momentul de stabilitate |
|
|
|
- momentul de rasturnare (fata de B ) |
|
|
|
- forta maxima in lant, (calculata la punctul 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- greutatea masinii de baza |
|
|
|
|
|
- greutatea echipamentului de lucru |
|
|
|
|
|
-greutatea lamei buldozer |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Concluzie: |
|
Masina nu se poate rasturna deoarece in sistem apare componenta normala (cutitele vor sprijini pe taluz) ceea ce conduce la aparitia unui moment de sens contrar celui de rasturnare. |
|
b) Verificarea stabilitatii in timpul manevrarii bratului se face in pozitia cu bratul orizontal: |
|
Se verifica coeficientul de stabilitate: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Concluzie: |
|
Masina nu se rastoarna. |
|
c) Verificarea stabilitatii in timpul transpotului |
|
|
|
|
|
|
|
in care =15 ( unghiul de inclinare a terenului fata de orizontala ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- unghiul de inclinare a bratului fata de teren ( =50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Concluzie: Masina nu se rastoarna la urcarea pantei de 15 grade |
|
10) Determinarea reactiunilor la roti si alegerea pneurilor |
|
Se determina reactiunile la roti in timpul transportului |
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
- greutatea masinii |
|
|
|
- greutatea masinii de baza |
|
|
|
-greutatea echipamentului de lucru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ungiul de inclinare a echipamentului in pozitia de transport |
|
|
|
|
|
A, |
|
|
|
si |
|
|
|
se adopta pe baza prospectului |
|
|
|
|
|
in care |
|
|
|
este lungimea bratului calculata anterior |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Se aleg pneurile din catalog, tinand seama de incarcare, viteza de deplasare si presiunea in pneuri. |
|
Rezulta dimensiunile principale ale pneurilor: diametrul exterior, diametrul jentii, latimea. |
|
Tipul rotii 9.00 - 20 PR14 Profil D136 EM |
|
diametrul exterior- 1035 mm |
|
incarcarea maxima pe roata este de 2510 daN |
|
|
|
presiunea in pneu 0.6 MPa=6.25 barr |
|
viteza maxima este de 50 km/h |
|
11 Calculul rezistentei la deplasare si a puterii necesare pentru deplasare |
|
a) In timpul lucrului |
|
|
|
|
|
- greutatea masinii |
|
|
|
- rezistenta la rulare |
|
|
|
- forta de tractiune (la rotile motoare) |
|
|
|
- rezistenta la sapare (se ia egala cu forta maxima din lant calculata la punctul 1) |
|
Rezulta |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- coeficient de rezistenta la rulare (f=0.03-0.12) |
|
Adopt f=0.11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Verifiarea la aderenta: |
|
|
|
in care: |
|
|
|
este forta de aderenta intre organul de deplasare si teren |
|
|
|
- coeficientul de aderenta (=0.5.0.7 ) |
|
|
|
- greutatea aderenta |
|
|
|
|
|
|
|
Puterea necesara pentru deplasarea in timpul lucrului: |
|
|
|
in care: |
|
|
|
- viteza de deplasare in [m/s] pentru situatia considerata (Hmin) |
|
|
|
- randamentul total al mecanismului de deplasare (d=0.65..0.85 functie de tipul transmisiei) |
|
|
|
|
|
|
|
b) In timpul transportului: |
|
Se considera deplasarea cu viteza maxima pe teren orizontal |
|
|
|
[KW] |
|
in care: |
|
|
|
- puterea pentru deplasare in timpul transportului |
|
|
|
- viteza maxima de transport [m/s] |
|
|
|
- randamentul mecanismului de deplasare la transport ( d=0.750.9) |
|
|
|
- rezistenta la deplasare in timpul transportului |
|
|
|
in care: |
|
|
|
este coeficientul de rezistenta la rulare pe un drum corespunzator vitezei maxime de transport |
|
|
|
Aleg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adopt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Se face verificarea puterii: |
|
|
|
in care P este puterea nominala a motorului diesel |
|
|
|
|
|
|
|
12) Verificarea puterii motorului |
|
- La sapatoare de santuri cu transportor elicoidal actionat de lant se face verificarea: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
in care: |
|
|
|
-puterea necesara pentru mecanismul de actionare a lantului |
|
|
|
- puterea necesara pentru deplasarea in timpul lucrului |
|
|
|
- puterea nominala a motorului diesel |
|
( Pl include si puterea necesara pentru actionarea transportorului elicoidal ) |
|
13) Calculul mecanismului de manevrare a bratului |
|
|
|
- articulatia bratului |
|
|
|
- unghiul maxim al bratului (pentru Hmax) |
|
|
|
- unghiul bratului in pozitia de transport |
|
|
|
- articulatia cilindrului |
|
|
|
- articulatia superioara a cilindrului hidraulic |
|
|
|
- greutatea echipamentului de lucru (Ge=0.25G ) |
|
|
|
|
|
|
|
- fortele necesare in diverse pozitii ale bratului |
|
|
|
|
|
|
|
- distantele de la O la tija cilindrului in cele 3 pozitii |
|
|
|
- articulatia cilindrului in pozitia superioara a bratului |
|
|
|
- articulatia cilindrului in pozitia inferioara a bratului |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.1 Calculul forte necesare in cele trei pozitii |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.2 Alegerea cilindrumui hidraulic |
|
- din schema cinematica la scara rezulta ca sistemul nu contine 'puncte moarte', prin urmare cursa necesara a cilindrului hidraulic este data de distanta intre punctele S si I |
|
- cilindru hidraulic se alege in functie de forta necesara actionarii bratului si cursa necesara manevrarii bratului din pozitia de transport in pozitia de lucru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aleg cilindru hidraulic din catalog cu dimensiunile constructive prezentate in tabelul de mai jos |
|
13.3 Verificarea ffortei maxime din cilindru |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.4 Alegerea pompei pentru alimentarea cilindrului |
|
Determinarea debitului necesar al pompei |
|
- se adopta timpul de ridicare a bratului |
|
|
|
s |
|
- se cunosc diametrele cilindrului D, d |
|
- se cunoaste cursa necesara |
|
|
|
|
|
Se determina volumul de ulei necesar a fii introdus in cilindru pentru a ridica bratul |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aleg pompa F 116 din catalog cu dimensiunile tehnice prezentate mai jos |
|
14 Calculul mecanismului de actionare a lantului |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14.1 Alegerea motorului hidraulic lent |
|
|
|
- volumul geometric de ulei al motorului |
|
|
|
|
|
|
|
- randamentul volumic al motorului hidraulic |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aleg din catalog motorul hidraulic rotativ lent cu urmatoarele caracteristici |
|
14.2 Alegerea pompei pentru alimentarea motorului hidraulic lent |
|
Aleg din catalog pompa hidraulica F116 cu urmatarele caracteristici |
|
Presiunea pompei |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- volumul geometric de ulei al pompei |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
unghiul blocului |
|
|
|
|
