zavrsni rad-strela bagera
DESCRIPTION
proracun strele bagera-Masinski fakultetTRANSCRIPT
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
1
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
3
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
1. UVOD: ISTORIJSKI RAZVOJ MAŠINA CIKLIČNOG DEJSTVA
Mašine sa cikličnim dejstvom svoj rad obavljaju u ciklusima,odnosno postoji određeni broj radnih operacija koje se periodično ponavljaju. Skup svih operacija jedne mašine čini jedan radni ciklus mašine.
U mašine sa cikličnim dejstvom spadaju:bageri,dozeri,utovarivači,skreperi,fabrike betona...
Kao prva mašina cikličnog dejstva za iskopavanje tla javio se parni bager. Parni bager je mašina namenjena za iskopavanja i pomeranja materijala kao što su kamen i zemlja. Parni bager je imao veliku ulogu u javnim radovima u 19. i početkom 20. veka i bio je ključna mašina u konstrukciji pruga i iskopu Panamskog kanala. Razvoj jednostavnijih i jeftinijih bagera koji su koristili naftu kao pogonsko gorivo,uticao je na prestanak korišćenja parnih bagera. Parni bager izmislio je Vilijam Otis,koji je patentirao svoj dizajn 1839.godine. Prve mašine imale su mogućnost delimičnog ljuljanja zato što se nosač kašike nije mogao rotirati za ceo krug. Gradile su se na šasijama koje su bile postavljene na šine.
Slika 1. Parni bager
Na šasiju je postavljan kotao i motor koji je služio za pokretanje bagera.Kašika motor su postavljani na jednu stranu šasije zbog čega su imali ograničeno okretanje Postavljane su pokretne platforme sa točkovima i snaga je prebacivana lančanim pogonom na osovine. Privremene šine su postavljane do onih mesta na kojim je bager trebao da radi,a potrebi su premeštane i uklanjane. Kasnije na mašine se ugrađuju gusenice i šine za kretanje se izbacuju iz upotrebe. Obrtanje platforme držača kasike za 360° razvijeno je u Engleskoj 1884.godine.
Bager sa visinskom kašikom se koristi za otkopavanje i utovar materijala u sredstva transporta,kao i za otkopavanje I direktno prebacivanje u otkopani prostor jalovinskog materijala. Često je na električni pogon. Može da otkopava materijal bez prethodnog usitnjavanja(miniranja) kao i prethodno izminirani materijal. Bager sa visinskom kašikom je
4
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
konstruktivno predodređen za otkopavanje iznad nivoa planuma na kojoj se nalazi bager,predodređen je za visnski rad. On može da i da otkopava materijal I ispod nivoa planuma na kojoj se nalazi,ali je dubina otkopavanja neznatna I ta konstruktivna mogućnost je proizašla iz zahteva da se bager moze lakše izvući u slučaju zaglavljivanja odupirući se o kašiku,nego što je u pitanju neki tehnološki zahtev.
Slika 2. Bager sa visinskom kašikom
Bager dreglajn je teški bager koji se koristi u gradjevini i za površinsku eksploataciju. Prvenstveno namenjen za otkopavanje materijala ispod nivoa planuma na kojoj se nalazi tj.za dubinski rad. On otkopava materijal ka sebi. Bager dreglajn može da kopa i visinski, a visina bloka po pravilu ne sme da bude veća od 0,5-0,7 Hp. Dreglajn je izmislio 1904.godine John W.Page(kao partner u firmi Page & Schnable Contracting) za upotrebu kopanja Čikago kanala. Do 1912.godine Pejdž je shvatio da je proizvodnja dreglajna unosnija od ugovaranja,pa je stvorio kompaniju za izgradnju dreglajna “Page Engineering Company”. Pejdž je je 1923.godine izgradio svoj prvi pokretni draglajn. Upravljanje pokretnim nogama je vršeno pomoću zupčanka i postolja na posebnog okviru koji sluzi za podizanje krana. Pejdž je razvio 1924.godinne prvi dizel motor isključivo za primenu na draglajnima. Pejdž je izmislio zaobljenu draglajn kašiku,čiji oblik i danas koristi mnogo drugih proizvođača draglajna. Pošto je imao loše konstruisan pokretni mehanizam i bio iza svoje konkurencije,Pejdz 1935 konstruiše mehanizam sa ekscentričnim diskom,kojim je značajno unapredio pokrentne sposobnosti dobijajući na eliptičkom pokretu.
1914.godine kompanija P&H predstavlja prvi benzinski motor namenjen za draglajn.
5
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
1913.godine inženjer Oskar Martinson ispred kompanije Monighan izumeo je prvi mehanizam za hodanje na dreglajnu. Uređaj poznat kao „Martinson Tractor“,je ugradjen na „Monighan Dragline“ i to je bio prvi hodajući draglajn. Ovo je Monighanu dalo značajnu prednost u odnosu na konkurenciju i kompanija je značajno napredovala.
Slika 3. Bager draglajn
Bager sa dubinskom kašikom koristi se za iskope u temeljnim jamama,iskope rovova za polaganje cevnih vodova i za kanalizaciju,podizanje/manipulacija komadnim teretima,rušenje/razbijanje,razrivanje,čišćenje/planiranje zemljišta...Prednost bagera sa čeonom kašikom je u tome što dejstvuje sa ravni terena, i ne mora da silazi na dno kao sto je to slučaj kod bagera sa čeonom kašikom,a opet ima dosta veliku snagu rezanja. Nedostatak je što ostavlja razmerno strmu kosinu iskopa,koja moze da dovede do obrušavanja.
Prvi bageri sa dubinskom kašikom koristili su mehaničke prenosnike snage za pogon i užetni prenos snage do elemenata zahvatnog uređaja.
Slika 4. Bager sa dubinskom kašikom sa mehaničkim prenosnicima snage
6
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Nakon drugog svetskog rata počinju da se razvijaju bageri sa hidraulučnim pogonom i danas su potpuno izbacili iz upotrebe bagere sa mehaničkim pogonom.Bageri sa hidrauličnim pogonom razvili su se iz manjih jedinica hidrauličnih bagera sa obrnutom kašikom,prvi hidraulični bageri izrađivani su sa zapreminom kašike do 1.25m³ i pritiskom u hidrosistemu do 70 bar-a. Uvođenjem jačih pogonskih agregata i savlađivanjem tehnike visokih pritisaka omogućena je proizvodnja sve većih bagera, savremeni hidraulični bageri izrađuju se sa zapreminom kašike i preko 40m³ i pritiscima do 450 bar-a, sa daljom tendencijom porasta. Bageri sa užetnim pogonom koriste vitla I čeličnu užad za pogon zahvatnog elementa,dok se kod hidrauličkih bagera sva kretanja i funkcije se vrše posredstvom hidrauličke tečnosti,hidrauličkih cilindara,pumpi,hidromotora… Zbog linearnog delovanja hidrocilindara njihov način rada se fundamentalno razlikuje od pogona na užad. Prvi na ideju korišćenja hidraulike na mašinama dosao je George J.Bataille 1951.godine i napravio je svoj “TU” bager. Prema vrsti mehanizma za kretanje ovi bageri mogu biti:sa guseničnim mehanizmom,koračajućim mehanizmom za kretanje,točkovi sa pneumaticima,plovni bageri
s
Slika 5. Hidraulički bager sa dubinskom kašikom
Mini bager sa dubinskom kasikom ili kompaktni bageri dobijaju na popularnosti zbog njihove sposobnosti za rad i manevrisanje u tesnim prostorima gde veliki bageri ne mogu da priđu. Mini-bageri su po svojoj konstrukciji,obliku i nameni veoma slicni srednjim i velikim bagerima ali mnogo manjih dimenzija,težine,snage motora,zapremine kašike… Pojedini tipovi su toliko
7
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
mali da se mogu smestiti u prtljažnik pik-ap vozila. Većina mini bagera sastoji se iz 3 sklopa odnosno celine,kabine,trapa i radne grupe. Funkcije i kretanje mašine se kontrolišu se transferom hidrauličke tečnosti. Mini bager je relativno nov izum u industriji građevinske opreme. Prvi mini-bager dizajnirao je Yanmar 1968.godine a već 1969.godine ga uveo na Japansko tržište. Takeuchi je prvi počeo inicijalnu proizvodnju mini-bagera 1971.godine.Mini bager je bio u širokoj upotrebi na Japanskom I Evropskim tržištima pre nego što je došao na tržište Severne Amerike početkom 1980-ih. Mini bageri se primenjuju u širokom opsegu radova za koje su veći bageri nepodesni zbog svojih dimenzija I tehničke nemogućnosti manevrisnja na malom prostoru i sl. Neki od radova su:
1) Komunalni radovi: iskop sporednih saobraćajnica u naseljima za vodovode,elektro i telefonsku instalaciju,radovi u rasadnicima,radovi manjeg obima,kopanje grobova
2) Građevinski radovi:iskop temelja malih montaznih objekata,dvorisni I baštenski radovi,melioracioni radovi manjeg obima,pomoćni građevinski radovi…
Slika 6. Mini bager sa dubinskom kašikom
Dozeri su gradjevinske mašine kojima se izvodi i do 20% radova na zemljistu do III kategorije. Uspešno se koriste za: priprema i čišćenje terena,iskop zemljišta sa transportovanjem do deponije(30-60 m),iskop kanala većeg poprečnog preseka,skidanje jalovine,prosecanje I profilisanje trase puteva,grubo planiranje gradjevinskog zemljišta… Ekonomski opravdana dužina transporta zemljišta dozerom guseničarom je 100m,a dozerom točkašem 120 m.
Prvi buldožeri su napravljeni i adaptirani od Holt traktora,koji su služili za oranje polja na farmama. 1923.godine mladi poljoprivrednik James Cummings i crtač J.Earl McLoud napravili su prve nacrte za buldozer,koji je iste godine I napravljen u Kanzasu. 18. Decembra 1923.godine Cummings I McLoud podnose zahtev za patent koji dobijaju 6.Januara 1925.godine. Osnovna mašina je traktor guseničar ili traktor na pneumaticima,na kome je montiran nož sa zadatkom da kopa I gura zemlju. Tokom 1920-ih gusenična vozila su postala uobičajena,posebno Caterpillar 60. Vozila sa gumenim pneumaticima su ušla u upotrebu 1940.godine.Razvoj buldožera je tekao sve sofisticiranije kako je vreme prolazilo. Poboljšanja uključuju automatski menjač umesto
8
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
manuelnog koji se ugrađivao u početku,kretanje noža pod kontrolom hidrocilindara ili elektromotora,umesto prvih modela” vitla sa sajlom” i automatska kontrola nagiba. Hidraulični cilindri su omogućili bolju primenu sile zarivanja noža,precizniju manipulaciju sečivom(daskom) i automatsku kontrolu. Osnovne karakteristike mašine su snaga motora i dužina noža,koja zavisi od svrhe kojoj je mašina namenjena. Za lake materijale,lake peskovite gline dužina noža je najveća dok je za teške materijale,masne gline tek nešto veća od širine traktora.
Prema konstrukciji nosača daske I mogućnosti njenog postavljanja u odnosu na osnovnu mašinu,razlikuju se radni uređaji: buldozera,angldozera i tiltdozera.
-buldozer,(slika 7.)osnovna mašina kod koje je nož postavljen upravno na čelo traktora
Slika 7. Buldozer Slika 8. Angldozer
-angldozer,(slika 8.) kada se nož može postavljati u kos položaj u odnosu na čelo traktora,bilo na levu ili desnu stranu
-tiltdozer,(slika 9.)kada nož može da se iz horizontalnog položaja naginje bilo na levu ili desnu stranu.
Slika 9. Tiltdozer
9
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2.PRORAČUN ZAHVATNOG UREĐAJA
2.1 KONSTRUKCIJA ZAHVATNOG UREĐAJA
A - peta strele Slika10.
B - vrh strele
Osnovni delovi zahvatnog uređaja bagera sa dubinskom kašikom su strela (AB), držač kašike (BC) i kašika (CF). Pored njih sastavni deo uređaja čine i hidrocilindri za njihovo pokteranje tj. hidrocilindri: strele (DE), držača kašike i kašike.
Tačke A i B predstavljaju “petu” i vrh strele. Duž AB predstavlja teorijsku dužinu strele, a
duž je tzv. skraćena dužina strele i držača - gde je ψ1 koeficijent skraćenja dužine strele i držača.
10
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2.2 ODREĐIVANJE DUŽINA ELEMENATA ZAHVATNOG UREĐAJAZahtevane radne karakteristike mini bagera, slika 11, su
1. Zapremina kašike:V k=0,022 m3
2. Maksimalna visina kopanja:Hmax=2480 mm,3. Maksimalna visina pražnjenja kašike:H pmax=2050 mm,4. Minimalna visina pražnjenja kašike:❑❑,5. Poluprečnik (radijus) kopanja:Rk=2830 mm,6. Maksimalna dubina kopanja:H k=1600 mm.
Slika 11. Zahtevane radne karakteristike bagera
2.2.1. Dužina kaške
Teorijska dužina kašike, slika 12, iznosi
∆ H=∆ Hmax−∆ H pmax=2840−2050=790 mm
11
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
ltkmin=∆ H
2=790
2=395 mm
Slika 12.
Da bi kašika obrtanjem oko tačke C ostvarila zadatu visinsku razliku treba da je
,
ltk=∆ H
(1+sin 81 °)= 395
1,987=398 mm
2.2.2 Dužina strele
Usvojeni geometrijski parametri (slika 13)1=50o - 60o - maksimalni ugao krajnjeg donjeg položaja strele u odnosu na osu z’,2=70o - 80o - maksimalni ugao krajnjeg gornjeg položaja strele u odnosu na osu z’,
- odnos teorijskih dužina držača i strele.Usvaja se: 1=60o, 2=73o, =11o, ψ2=0.6
12
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Slika 13. Geometrijski parametri korišćeni pri analizi zahvatnog uređaja
Na osnovu kosinusne teoreme, slika 13 (trougao ABC), sledi
13
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
.
Sređivanjem prethodnog izraza, uz korišćenje zavisnosti ψ2=ltd / lts , dobija se
koeficijent skraćenja zbira dužina strele i držača kašike (ψ1 )
/ (1+ψ2 )2
,ψ1
2−1,3 ψ1+0,32=0ψ1.1=0,257
ψ1.2=0,97
ψ12−1,3 ⋅ψ1+ 0 ,32=0 ,
ψ1 ,1=0 ,329 ,
ψ1 ,2=0 ,97
Usvaja se vrednost ψ1 ,2
=0 , 97
Na osnovu izraza
dobija se minimalna teorijska dužina strele koja obezbeđuje ostvarenje visinske razlike
lts min' =
H pmax+¿ H k
ψ .1 ∙ (1+ψ .2 )∙ sin (α 2−ν )+ψ .2+sinα1
=1287 mm¿
Na osnovu izrazaH k +Y A=ltk +ltd+lts⋅sin α 1 ,
a uz korišćenje zavisnosti ψ2=ltd / lts , dobija se ordinata oslonca pete strele (tačka A)Y A=ltsmin
' (ψ .2+sinα 1)+ltk−H k=685 mm
14
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Nakon usvajanja vrednosti za Y A , minimalna teorijska dužina strele koja obezbeđuje maksimalnu dubinu kopanja iznosi
lts min' ' =
H k+¿Y A−ltk
ψ2+sinα 1
=1600−685−3980,6+sin 60
=1287 mm¿
2.2.3. Dužina držača kašike
Usvojena dužina držača kašike
ltd=ψ2 ∙ lts=0.6 ∙ 1287=772,2 mmusvaja se→
ltd=773 mm
2.2.4. Ostali geometrijski parametri
Približna vrednost Y koordinate oslonca hidrocilindra strele (tačka D) iznosi
Y D ≥0.3 ∙ mb
13+0.2+a=0.3 ∙1,1
13 +0,2+0,03=540 mm
gde je:mb=¿1,1 t ¿- masa mini bagera,
- minimalni zazor između gusenice i obrtne platforme gornjeg stroja.
Rastojanje između oslonca pete strele i oslonca hidrocilindra
b=Y A−Y D
cosβ=685−540
cos30 °=176,5 mm
β=90 °−α1=90 °−60 °=30 °-slika 13.
Koordinata pete strele (u odnosu na osu obrtanja gornje gradnje)
ZA=¿ Rk−ltk−ψ 1 (lts+ltd )=2830−398−0,97 ∙ (1287+773 )=434 mm¿
Koordinata oslonca hidrocilindra strele (tačka D)
ZD=b ∙ sinβ+Z A=518 mm
Stvarni maksimalni ugao krajnjih položaja strele u odnosu na osu z’:
15
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Maksimalna vrednost ugradbene dužine hidrocilindra (dužina hidrocilindra strele pri
maksimalno uvučenoj klipnjači, ), slika 14, iznosi
l1=√514,82+176,42−2∙ 514,8 ∙176,5 ∙ sin (30 °−16,5°+60 ° )=357 mmgde su:
LHC - preostala (mrtva) dužina cilindra za potrebni hod,Lgl - dužina glave klipnjače,
l=AE= (0,4 ÷ 0,45 ) ∙lts=514,8 mm δ =∠ (BAE )=16 .5o - veličine određene položajem
tačke E, slika 13.
Dužina hidrocilindra strele pri maksimalno izvučenoj klipnjači, slika 14, iznosi
l2=DE2=l1+hod=(LHC+2 ⋅ hod HC ) + Lg1 ,l22=l2+b2−2⋅l⋅b⋅sin (β−δ−α2)
.
l1=√514,82+176,42−2∙ 514,8 ∙176,5 ∙ sin (30 °−16,5°+73 ° )=664 mm
Stvarni hod hidrocilindra jehod=l2−l1=664−357=307 mm
Približna vrednost hoda hidrocilindra strele, slika 14, je
hod HC=2 ∙b ∙ sinα1+α 2
2=307 mm
Zbog mogućnosti ostvarenja zahtevane ugradbene dužine i hoda hidrocilindra strele, pri njegovom izboru, neophodno je da bude zadovoljen uslov
LHC+Lg 1≤ l1−hod=357−307=50 mm
Uglovi potiskivanja hidrocilindra strele (γ 1 i γ 2 ), tj. uglovi koje u krajnjim položajima strele gradi hidrocilindar sa tangentom na putanju pokretne tačke E, slika 14, ne smeju biti bliski uglu od 90O
γ 2≥ 96o
γ 1≤ 84o⟩- usvojene granične vrednosti (upoređuju se sa izmerenim vrednostima sa slike 14)
Na osnovu trougla E1E2D, slika14, sledi
16
ug 1 1l l DE
2 2 21 1l l b 2 l b sin
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
,
Slika 5 Analiza
parametara zahvatnog
uređaja
Sređivanjem prethodnog izraza, dobija se stvarni ukupni ugao rotacije strele
Slika 14.Analiza parametara zahvatnog uređaja
17
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
α HC=2 arctg( c ∙ sin γ2−sin γ1
−c ∙cos γ 2+cosγ 1)=2 arctg ( 1,86 ∙sin 96 °−sin 84 °
−1,86∙ cos 96 °+cos84 ° )=141,48 °usvaja se→
141°
gde je c=l2
l1
=664357
=1,86 odnos dužina hidrocilindara u krajnjim položajima.
Stvarni maksimalni ugao krajnjeg donjeg položaja strele u odnosu na osu z’ iznosi
α 1HC=α HC ∙1
1+e=141 ° ∙
11+1,217
=64 °
gde je e=
α 2
α 1
=7360
=1,217 - odnos uglova krajnjih položaja strele.
Stvarni maksimalni ugao krajnjeg gornjeg položaja strele u odnosu na osu z’ iznosi
α 2HC=α HC−α 1HC=141 °−64 °=77 °
Na osnovu trouglova ADE1 i E2AD, slika 14, sledi
,
Sređivanjem prethodnih izraza dobija se:
18
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
φ=arctg ( sin αHC
−c ∙cosγ 2
cosγ 1
−cosα HC )=arctg ( sin 141 °
−1.86cos 96cos 84
−cos 141° )=13,5°
Polazeći od izraza za određivanje dužina hidrocilindara, dobiće se dužina AE:
Oduzimajući prvu od druge jednačine dobija se:
Uvode se smene:
i dobija se sledeća jednačina:
gde je:
19
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
gde je .
Uvodi se smena ,pa je onda:
gde je .
l=√( l22−l1
2) ∙¿¿¿
gde je :
k= Bc2−1
=c2 cosφ1−cos (φ1+α HC)
c2−1=
1,862∙ cos13,5−cos (13,5 °+141° )1,862−1
=1,706
Krak sile u hidrocilindru strele u odnosu na petu strele (tačka A) za krajnji donji položaj strele iznosi:
20
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
r= l ∙ b ∙ sinφ
√ l2+b2−2 ∙ l ∙ b ∙ cosφ= 517,7∙ 176,5 ∙ sin13,5 °
√517,72+¿ 176,52−2 ∙517,7 ∙176,5 ∙ cos13,5 °=56,5 mm¿
2.2.5. Korigovani geometrijski parametri
korigovana dužina b
b= l
k+√k2−1= 517,7
1,706+√1,7062−1=167,62 mm usvaja se
→b=168 mm
korigovani ugao
β=arccos ¿
Apscisa oslonca pete strele (tačka A)
ZA=¿ Rk−¿l tk−ψ1( l ts+ l td )=2830−398−0,97( 1287+773 )=434 mm¿ ¿
Nakon izvršenih korekcija, minimalna/maksimalna dužina hidrocilindra strele iznose
l1=√517,72+1682−2 ∙ 517,7 ∙168 ∙ sin (30 °−16 °+60 ° )=360mm
21
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
l1=√517,72+1682−2 ∙ 517,7 ∙168 ∙ sin (30°−16 °+73° )=667mm
Stvarni hod hidrocilindra iznosi
hod=l2−l1=667−360=307 mm
2.3 PROVERA USVOJENIH DUŽINA ELEMENATA ZAHVATNOG UREĐAJA
22
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Treba da budu ispunjena tri uslova:
1. Maksimalna dubina kopanja mini bagera modela treba da bude manja ili jednaka maksimalnoj dubini kopanja za usvojene dužine elemenata zahvatnog uređaja
H k=1600≤ lts ∙ sin α1 HC+ ltd+ltk−Y A=1287 ∙ sin 64 °+773+398−685=1643 mm
2. Maksimalna visina pražnjenja kašike mini bagera modela treba da bude manja ili jednaka visini pražnjenja kašike za usvojene dužine elemenata zahvatnog uređaja
3. Poluprečnik kopanja mini bagera modela treba da bude manji ili jednak poluprečniku kopanja za usvojene dužine elemenata zahvatnog uređaja
2.4. RADNE GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE ZAHVATNOG UREĐAJA PROJEKTOVANOG MINI BAGERA
1. Maksimalna dubina kopanja
23
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2. Maksimalni dohvat na nivou stajanja mini bagera
3. Radijus kopanja
4. Minimalna visina pražnjenja kašike
5. Maksimalna visina pražnjenja kašike
6. Maksimalna visina kopanja
7. Početni poluprečnik kopanja
2.5. IZBOR OBLIKA POPREČNIH PRESEKA STRELE I DRŽAČA KAŠIKE
24
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Strela i držač kašike sastavljaju se od limova koji su prethodno iskorenjeni, isečeni, i savijeni u odgovarajući oblik. Njihovo sastavljanje se izvodi zavarivanjem tako da poprečni preseci budu kutijastog oblika (slika15).
Slika 15. Karakteristični poprečni presek strele i držača kašike
2.5.1. Izbor dimenzija poprečnih preseka
Pri izboru dimenzija poprečnih preseka strele i držača kašike potrebno je zadovoljiti:
1. Kriterijum sigurnosti,2. Kriterijum lepog izgleda,3. Kriterijum racionalnosti.
2.5.1.a) Izbor visine poprečnih preseka
Izbor visine poprečnih preseka vrši se na osnovu dva kriterijuma:
[A] Kriterijum dinamičke krutosti u vertikalnoj ravni,[B] Kriterijum lepog izgleda.
Prema kriterijumu dinamičke krutosti u vertikalnoj ravni: vreme prigušenja oscilacija je
T = 3⋅ τγ
,
25
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
gde su:τ= 2 π /ω - period oscilovanja γ - logaritamski dekrament
da bi se postiglo minimalno vreme prigušenja oscilacija γ treba da ima maksimalnu vrednost
iz odgovarajuće literature za odnos visine i dužine nosača
treba da je H / L > 1 /16
Prema kriterijumu lepog izgleda sledi da ako se odnos visine i dužine nosača da u obliku
HL
= 1λ ,
onda se koeficijent λ može usvojiti prema kriterijumu lepog izgleda, pod uslovom da bude zadovoljen i kriterijum dinamičke krutosti u vertikalnoj ravni.
Iz ovoga sledi:
Maksimalna visina poprečnog preseka strele
gde je:λ1 = 8 - usvojena vrednost
Visina poprečnog preseka na mestu pete strele
gde je:λ2 = 18 - usvojena vrednost
Visina poprečnog preseka na mestu vrha strele
gde je:
λ3 = 20- usvojena vrednost
Maksimalna visina poprečnog preseka držača kašike
26
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
gde je:λ4 = 5 - usvojena vrednost
Visina poprečnog preseka na mestu vrha držača kašike
gde je:λ5 = 11- usvojena vrednost
2.5.1.b) Izbor širine poprečnih preseka
Izbor širine poprečnih preseka vrši se na osnovu dva kriterijuma:
[A] Kriterijum [B] Kriterijum lepog izgleda
Širina poprečnog preseka strele
Širina poprečnog preseka držača kašike
2.5.1.c) Izbor debljine limova
Izbor debljine limova vrši se na osnovu tri kriterijuma:
[A] Kriterijum racionalnosti konstrukcije,[B] Kriterijum lokalne stabilnosti limova,[C] Kriterijum minimalne debljine limova.
[A] Prema ovom kriterijumu usvojeno je da se strela i držač kašike izrađuju bez horizontalnih i vertikalnih ukrućenja konstrukcije.
[B] Kriterijum lokalne stabilnosti za slučaj izrade nosača bez horizontalnih i vertikalnih ukrućenja je:
Izbor debljine vertikalnih limova strele
27
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
gde su:Hmax - visina nosačaR
Ci¿- napon na granici tečenja za Č.0563.
Izbor debljine pojasnih limova strele
gde je:
- unutrašnje rastojanje vertikalnih limova
Izbor debljine vertikalnih limova držača kašike
gde su:Hmax - visina nosačaR
Ci¿- napon na granici tečenja za Č.0563.
Izbor deljine pojasnih limova držača kašike
gde je:
- unutrašnje rastojanje vertikalnih limova
28
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
[C] Prema kriterijumu minimalne debljine limova za izradu strele i držača kašike upotrebljavaju se limovi čija debljina mora biti veća od 4 mm.
29
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2.6 PRORAČUNSKI SLUČAJEVI
Zahvatni uređaj bagera sa dubinskom kašikom je čelična konstrukcija izmenljive geometrijske strukture. Zbog toga je veoma je teško tačno odrediti konfiguraciju i opterećenje strukture merodavne za proračun pojedinih elemenata konstrukcije, zbog toga se pribegava analizi opterećenja za više različitih položaja.
Na slici 16, prikazana su tri karakteristična položaja zahvatnog uređaja bagera sa dubinskom kašikom.
Slika 16: Proračunski položaji zahvatnog uređaja 1 - bager ostvaruje maksimalni dohvat na nivou oslanjanja, 2 – bager ostvaruje maksimalnui dubinu kopanja (strela maksimalno spuštena, držač kašike približno verikalan), 3 – strela
maksimalno spustena, držač kašike obrazuje sa strelom ugao 90o
30
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2.7. PRORAČUN OTPORA KOPANJU
2.7.1. Dimenzije i broj zuba kašike
Zahtevana zapremina kašike je
.
Širina kašike iznosi
Dužina zuba iznosi
.
Širina zuba je
Rastojanje između zuba
Korak zuba
Broj zuba
2.7.2. Izbor ugla rezanja (), ugla reznog klina () i zadnjeg ugla ()
Povećavanjem ugla rezanja povećava
se otpor rezanja i to za α=25−30o ide
lagano, a za veće vrednosti ugla otpor se brže povećava
Slika 17. Rezni klin
Ugao reznog klina treba da
31
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
obezbedi nožu potrebnu jačinu otpora silama koje deluju na njega. Ugao pri razrađivanju
vlažnog, plastičnog zemljišta uzima se u granicama β=20−22o, a za tvrdo zemljište uzima se
βmin = 25o.
Zadnji ugao mora biti u granicama δ=6−8o da bi se izbegao dodir zadnje strane noža
i kašike sa zemljom. Usvojeno je:
2.7.3. Tangencijalna komponenta otpora kopanju
Usvojeno je da je zemljište za iskop II kategorije, a izraz za intenzitet tangencijalne komponente otpora kopanju je
2.7.3. a) Otpor rezanja (Wr)
gde su:
- specifični otpor rezanju,
- dubina rezanja (debljina strugotine),
- koeficijent punjenja kašike,
- dubina kopanja mini bagera,
- širina kašike,
- koeficijent privremenog povećanja zapremine,
- ugao rezanja,
- granična nosivost zemljišta ,
- projekcije potrošenog dela zuba,
32
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
- koeficijent trenja zemlje o zemlju,
- širina zuba, - broj zuba.
2.7.3.b) Otpor punjenju kašike (Wk)
gde su:
- intenzitet otpora težine zemlje koja se podiže,
- zapreminska težina tla,
- visina prizme materijala,
- koeficijent unutrašnjeg trenja zemlje o zemlju.
Intenzitet otpora pri premeštanju prizme materijala (Wp)
,gde su:
- koeficijent zapremine prizme materijala,
- koeficijent unutrašnjeg trenja zemljišta,
- najveći uspon koji mini bager treba da savlada,α=30o
- ugao najvećeg uspona koji mini bager treba da savlada.
Intenzitet tangencijalne komponente otpora kopanju
.
2.7.4. Težina zahvaćenog materijala
gde je:
- gustina zahvaćene zemlje
33
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
2.7.5. Normalna komponenta otpora kopanja
Normalna komponenta je određena u zavisnosti od tri karakteristična položaja zahvatnog uređaja projektovanog mini bagera
Položaj 1
Položaj 2
34
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Položaj 3
35
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
3. PRIKAZ 3-D MODELA
U ovom poglavlju biće prikazani elementi zahvatnog uređaja:
a) sklopni crtež strele i držača kašike bagera(slika 18.)b) strela bagera(slika 19.)c) držač kasike(slika 20.)
Naziv Sklopni crtež strele i držača
Dimenzije 2123x395x80
Masa 24.87 kg
Slika 18. Sklopni crtež strele i držača kašike bagera
36
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Slika 19. Strela bagera
37
Naziv Strela
Dimenzije 1347.5x395x80
Masa 15.92 kg
Naziv Držač kašikeDimenzije 835x154x70
Masa 8.95 kg
Projekat zahvatnog uređaja mini bagera sa dubinskom kašikom
Slika 20. Držač kašike
PRILOG
TEHNIČKA DOKUMENTACIJA
38