работа 3(5)x - Томский политехнический университет

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт природных ресурсов
Нефтегазовое дело
Кафедра транспорта и хранения нефти и газа
Отчет по лабораторной работе №3 (5)
«Сооружение траншей экскаваторами непрерывного
действия»
По дисциплине: «Машины и оборудование для строительства и ремонта
объектов нефтегазового комплекса»
Вариант
Студент гр.
________________________
(подпись)
________________________
(дата)
Руководитель практики:
к.т.н., доцент каф. ТХНГ
______________________
(подпись)
________________________
(дата)
Томск – 2014
Лабораторная
работа
№3(5)
«Сооружение
траншей
одноковшовыми
экскаваторами».
Целью
работы
является
ознакомление
с
конструкциями
экскаваторов
непрерывного действия и определение его рабочих параметров для заданных условий.
Задание:
Из табл. 1.1., 1.2. и 2.1. методических указаний выбираем исходные данные:
Таблица 1. Исходные данные
Вариант
2
Параметры
dтр - диаметр трубопровода, мм
Глубина залегания трубопровода, м
Ширина траншеи, м
Глубина траншеи, м
Наличие растительности и её размер
Длина участка траншеи, км
Скорость строительства трубопровода, км/год
Квалификация машиниста
720
1
1,08
1,92
+
50
800
низкая
уклон
8
Уклон местности, град
Таблица 2. Исходные данные
Вариан
т
Категори
я
грунта
6
7
Вид
грунта
Плотност
ь грунта,
кг/м3
Известняки 2300-2600
, мерзлый
грунт
средней
крепости
Торф
1300-2400
Число
ударов
плотномер
а ДорНИИ
141-280
Коэффициен
т
разрыхления
,
Кр
1,4-1,45
1,2
Удельное
сопротивлени
е
резанию,
кПа
1000-3500
1. Расчет производительности и мощности одноковшового экскаватора
Разработку траншеи будем вести одноковшовыми экскаваторами циклического
действия. Выбираем одноковшовый экскаватор KATO HD512III (Рис. 1).
Рис. 1. Роторный экскаватор ЭТР-223А
Таблица 3. Техническая характеристика экскаватора
Максимальная техническая производительность, м3/ч
Размеры разрабатываемой траншеи, м
глубина
ширина по дну
по верху (с откосами)
Рабочее оборудование (тип)
Базовая машина
Мощность двигателя, кВт
Диаметр ротора по зубьям ковшей, мм
Частота вращения ротора, об/мин
Число ковшей
Вместимость ковша, м3
Шаг ковша, м
Категория грунта
Значения Кн
650
2,2
1,5
2,58
навесное
Т-10М
125
3830
7,8
14
0,16
1
Таблица 4. Максимальные значения коэффициента наполнения Кн
I
II
III
IV
0,90...1,2
0,80...1,1
0,75...1,0
0,7...0,9
Расчет основных рабочих параметров роторных траншейных экскаваторов
1. Производительность (техническая) траншейного экскаватора определяется
возможной производительностью его рабочего органа и мощностью установленного на
нем двигателя. Максимально возможная производительность роторного экскаватора в м3/ч
составляет
ПТ 
60q к z к n р K н
Kp
,
(1)
где qк – вместимость ковша, м3;
zк – количество ковшей на роторе;
nр – частота вращения ротора, об/мин;
Кн – коэффициент наполнения ковшей значения которого составляют (табл. 2.4)
Так как в соответствии с исходными данными для варианта № 62 моего курсового
проекта категория грунта VII, для расчета данной практической работы эта категория
грунта не подойдет, таким образом я приму категорию грунта IV.
Кр – коэффициент разрыхления грунта (табл. 2).
ПТ 
60  0,16 14  7,8  0,9
 650 м3 / ч
1, 45
Диаметр ротора экскаватора Dр зависит от максимальной глубины отрываемой
траншеи Hm max
Dр = (1,75…1,85) Hm max
(2)
Dp  1,85 1  1,85 м
Размеры ковша:
ширина
bk = 0,9Bт;
(3)
bk  0,9 1,08  0,972 м
высота
hk = (0,5…0,6) Bт;
(4)
h k  0,6 1,08  0,648 м
длина
ℓk = (0,5…0,6) tk,
lk  0, 6 1  0, 6 м
где Bти – ширина траншеи;
tk, – шаг ковша.
Максимальная скорость вращения определяется частотой вращения роторного
колеса экскаватора
(5)
nр = (0,5…0,6) nр кр,
(6)
где nр кр – критическая частота вращения ротора.
Под критической частотой вращения ротора принимается то наибольшее число
оборотов, при котором невозможна гравитационная разгрузка грунта. Это условие может
быть записано так:
G = C,
где G – вес грунта в ковше ротора;
С – центробежная сила, действующая на грунт в ковше.
Так как
G 2 к n 2 R р
,
C
900
то
30
nр кр ≈ n ркр 
.
Rр
n ркр 
(7)
(8)
(9)
30
 21, 68 об / мин
1,915
Скорость рабочего хода роторного траншейного экскаватора
 рх 
 рх 
ПТ
, м/ч,
Вт H т
(10)
650
 313 м/ч,
1, 08 1,92
где ПТ – техническая производительность экскаватора, м3/ч;
ВТ – ширина траншеи, м;
HТ – глубина траншеи, м.
2. Эксплуатационная производительность роторного экскаватора (ПЭ) с учетом
коэффициента использования машины во времени (КВ), который выбирается в пределах
0,5…0,75 будет равна
ПЭ = ПТ · КВ
(11)
П э  650  0, 75  488 м 3 / ч
Мощность двигателя траншейного роторного экскаватора расходуется на приводы
ротора, транспортера, механизма передвижения и выбирают по суммарной мощности
Nдв = (1,2...1,25) (Nр + NТР + Nк),
(12)
Учитывающей 20…25% резерва, используемого для привода систем управления,
привода устройств охлаждения и др.
Мощность привода ротора зависит от мощности, расходуемой на копание грунта,
его подъем и на разгон грунта до скорости вращения ротора
NР = Nкоп + Nпод + Nок .
(13)
С учетом этого формула (12) будет записана в следующем виде:
Nдв = (1,2...1,25) (NР + Nотк + NТР + Nк),
(14)
3. Мощность, затрачиваемая на копание грунта ротором можно определить по
производительности (В.И. Минаев)
Nк =
Nk 
B  H   px  K
3,6

ПТ  К
, кВт,
3,6
(15)
650  0,9
 112, 7 кВт
3, 6
где К – удельное сопротивление копанию, МПа. Коэффициент К можно принять (по СКБ
«Газстроймашина (табл. 5)
Категория
грунта
K, МПа
I
II
III
IV
V
Таблица 5
VI
0,3…0,4
0,5…0,6
0,7…0,8
0,9…1
1,1…1,2
1,3…2
В – ширина траншеи, м;
Н – глубина траншеи;
υрх – скорость рабочего хода (16)
υрх = ПТ/F,
(16)
υрх=650/2,07  300 м/ч
где F – площадь поперечного сечения траншеи (для прямоугольного сечения F = B · H).
B=1,08 м, Н=1,92.
Разработку траншеи ведем по схеме, представленной на Рис.3.
Рис.2. Схема разработки траншеи роторным экскаватором
Вывод: в ходе выполнения данной лабораторной работы было осуществлено
ознакомление с
основными конструктивными элементами роторных траншейных
экскаваторов и произведен расчет их производительности с целью установления
необходимых параметров экскаватора.
Эксплуатационная техническая производительность экскаватора ЭТР-223А 3
650 м /ч, эксплуатационная производительность – 488 м3/ч; мощность, затрачиваемая на
копание грунта 112 кВт.