rotorni bageri

1.1 Radni proces

Radni proces rotornih rovokopača odvija se u četiri faze: • kopanje materijala tla, * transportovanje zahvacenog materijala tla ka zoni praznjenja, • pražnjenje kofica, odnosno istresanje materijala tla na odlagač i * odiaganje iskopanog materijala tla.

Proces kopanja ostvaruje se složenim kretanjem reznih elemenata, slika 1.5. Pri tome pravoiinijska translacija vučne mašine brzinom vvm pred-stavlja prenosno, a ohrtanje rotora oko sopstvene ose ugaonom brzinom a)n

relativno kretanje. Kretanje rotora, dakle, pripada klasi ravnog kretanja, pa se, prema tome, može opisivati u biio kojoj ravni upravnoj na osu obrtanja rotora.

i ' ' 1 W

Sl ika 1.5 - Radni proces rotornih rovokopača

1 - kofica u zoni kopanja; 2 - kofica u zoni transportovanja zahvacenog materijala; 3 - kofica u zoni

praznjenja; 4 - zatvarač (sektor zatvaranja); 5 - trakasti transporter (odlagač); 6 - vučna mašina:

x, y - ose nepokretnog sistema referenciie; vvm - brzina vučne mašine; a>r - ugaona brzina rotora;

Py - trenutni pol brzina rotora: r6 - rastojanje trenutnog pola brzina od ose obrtanja rotora;

p - geometrijsko mesto trenutnih poiova brzina; RF - poluprečnik rotora; <p - ugao obrtanja rotora;

№ - ugao kopanja (ugao zahvata rotora sa tiom); y/z - ugao koji odreduie poiožaj zatvarača (sektora

zatvaranja)

Ukoliko su u odredenom režimu rada intenziteti brzine vučne mašine i ugaone brzine rotora konstantni, onda je i rastojanje trenutnog pola brzina rotora od ose njegovog obrtanja,

konsianino. Tada kretanje rotora rnože da se predstavi kotrljanjem bez klizanja

kružnice poluprečnika r0 po pravoj p, koja predstavija geometrijsko mesto trenutnih poiova brzina rotora.

Apsolutne kordinate referentne tačke kofice, tačka M, slika 1.5, u odno-su na nepokretni koordinatni sistem Oxy,

x = r0(pJrRr sin Ф ,

y = -Rr cos Ф ,

postaju parametarske jednačine apsolutne trajektorije posmatrane tačke kada se

ugao cp izrazi kao funkcija vremena,

x = r0mri-rRr sin CDJ ,

y = -Rr coso)ri.

Na osnovu strukture jednacina (1.2), zakijucuje se da apsolutna trajekto-rija uočene tačke kofice pripada klasi cikioida. slika 1.6.

t i k yfmj 2 -

S l i k a 1.6 - Apsolutna trajektorija referentne tačke kofice

Analiza otpora koji se javljaju tokom kopanja I proračun snage neopho-dne za izvodenje ove faze radnog procesa, detaljno su izloženi n pogiaviju 6.

Nakon iziaska iz zahvata sa tlom, slika 1.5, kofica transportuie zahvaćeni materijal tla ka zoni praznjenja. Da bi se sprečiio nekontrolisano pražnjenje kofica tokom transportovanja zahvacenog materijala tla ka zoni praznjenja, postavija se odgovaraiući zatvarač (sektor zatvaranja;.

Proces praznjenja kofica odvija se pod deistvom težine materijala tla (gravitaciono pražnjenje). Tokom praznjenja kofice, materijal tla pada na trakasti transporter (odlagač) koji ga odiaže n transportno sredstvo ili na deponiju.

Postupak proračuna snage neophodne za transportovanje materijala. tie

od trenutka odvajanja od masiva do trenutka napuštanja kofice, dat je u poglaviju 6. Detaljna analiza procesa praznjenja kofica izložena je u poglaviju 5, a postupak određivanja osnovnih parametara i snage odlagača u poglaviju 7.

Osnove guseničnih mehanizama za kretanje, sa odgovarajućim prora-čunom snage, izlozne su u poglaviju 8.

1.2 Ka.pa.cite!

Kapacitet (učinak) predstavija osnovni tehničko-eksploatacioni poka-zatelj rovokopača. Izražava se zapreminom i l l masom materijala tla koji mašina iskopa u jedinici vremena (čas, smena, dan, mesec III godina).

Kapacitet rovokopača zavisi od stainih I promenijivih (siučajnih) fak-tora.

Stalni faktori koji utiču na kapacitet su konstruktivno-eksploatacioni parametri rovokopača i to:

• broj kofica i njihove dimenzije, odnosno zapremina, • brzina vučne (osnovne) mašine, • učestanost obrtanja rotora, • stepen automatizacije upravljanja i • ergonomske karakteristike.

Promenijivi, odnosno, slučajni faktori koji utiču na kapacitet rovoko-pača odnose se na uslove eksploatacije i održavanja. To su, pre svega:

• tehnologija i organizacija zemljanih radova, • tehnologija i organizacija održavanja, • pouzdanost,

« umesnost, odnosno, kvalifikovanost osoblja koje opslužuje rna-šinu ii toku rada,

• fizičko-mehaničke karakteristike i stanje tla koje se kopa i • meteorološki usiovi eksploatacije.

Na osnovu podataka o kapacitetu, može da se izvrši: • izbor vrste, tipa i broja rovokopača neophodnih za obavljanje

projektovanog obirna zemljanih radova, «: upoređivanje različitih konstruktivnih izvođenja rovokopača,

odnosno., definisanje parametara neopodnih za procenu nivoa tehmčkog rešenja i efektivnosti rada rovokopača (indeks install sane snage, indeks mase, indeks cene, indeks utroska ener-gije, indeks proizvodnje po jednom izvršiocu angažovanom na rukovanje i opsluživanje mašine tokom. njenog efektivnog rada]

• procena nivoa tehničkog stanja rovokopača, • procena nivoa održavanja rovokopača, • procena nivoa organizacije zemljanih radova i • definisanje normative rada mašine u zadatim uslovima.

Osim navedenog, važno je naglasiti da podatak o zahtevanom kapacitetu predstavija jedan od osnovnih poiaznih podataka za projektovanje rovo-

kopača.

1.2.1 Teori|ski kapacitet

Teorijski kapacitet definiše se zapreminom materijala tla u rastrese-nom stanju, koju rovokopae iskopa u jedinici wemena, pri neprekidnom radu (bez zastoja) sa projektovanim (nominainim) parametrima režima rada, uz 1 0 0 % punjenje zahvatnih elemenata - kofica. On, dakle, predstavija maksima-Ini kapacitet koji rovokopae može da ostvari, s obzirom na svoje konstruktivne karakteristike. Zato se često naziva i konstruktivnim kapacitetom. Odreduje se računskim putem, verifikuje tokom ispitivanja mašine i unosi u njenu prateću dokumentaciju. Na osnovu podataka o teorijskom kapacitetu vrši se upoređi-vanje nivoa konstruktivnih rešenja rovokopača istog tipa.

Teorijski kapacitet rovokopača odreduje se kao proizvod broja praznje

nja (np) i zapremine kofice (q),

Qo = **РЧ-

Teorijski kapacitet predstavija osnovu za odredivanje tehničkog i ekspioatacionog kapaciteta.

1.2.2 Tehnički kapacitet

Tehnički kapacitet rovokopača definiše se zapreminom materijala tla u prirodnom (raslom, čvrstom) stanju, koju rovokopač iskopa u jedinici vremena, pri neprekidnom radu (bez zastoja), u uslovima koje odreduje realno stanje tla. Dmgim rečima, on predstavija maksimaini kapacitet koji rovokopae određenih konstruktivno-tehničkih karakteristika može da ostvari pri datim uslovima tla,

Osnovni pokazatelji karakteristika i stanja tla, koji utiču na kapacitet rovokopaca, su:

• koeficijent punjenja (kp) zahvatnih elemenata - kofica, • koeficijent privremene rastresenosti tla (kj i « koeficijent usiova kopanja (kk).

Koeficijent punjenja zahvatnih elemenata zavisi od. karakteristika tla, dublne rezanja, geometrije ceia rova 1 kvaiiteta praznjenja zahvatnih elemenata. Podaci o osrednjenim brojnim vrednostima koeficijenta punjenja dati su u label! 1.3.

Tabeia 1.3 [18] - Koeficiieni punjenja (kp)

I Kategorijia tla \ I I II ! i n IV

1 M - ] 0.8...1,2 1 0.8 .., 1,1 1 0,75 ... 1,0 0,7 ... 0.9

U iiteraturi [17] se navodi da se srednje vrednostl koeficijenta punjenja

http://Ka.pa.cite

kreću u granama kp=0,8 . . . 0,9, pri čerau se niže vrednosti usvajaju za lepljivo I sitnozrnasto sipkasto tlo, a veće za sipkasto krupnozrnasto tlo.

Priiikom definisanja kapaciteta trakastog transport era (odiagača) usvajaju se veće vrednosti koeficijenata punjenja.

Brojne vrednosti koeficijenta privremene rastresenosti tla date su u tabeli 1.4.

Tabeia 1.4 [18] - Koeficijent privremene rastresenosti tla (kr)

( Kategoriia tia 1 Naziv i karakterist ike I Peskovito tlo 1,08 ... 1,17 I Treset, humus 1 2 ... 1 3 II Peskovita glina 1,14 ... 1,28 III Giinovito tlo 1,24 ... 1,3 IV Teška glina 1,26 ... 1,32 IV Lanorac 1,33 ... 1,37

Koeficijent usiova kopanja obuhvata uticaj karakteristika i stanja tia (pre svega, čvrstoće i vlaznostij na brzinu rezanja. Naime, ukoliko su specifični otpor rezanja i vlažnosi tla veći, utliko je brzina rezanja mania. Osrednjene brojne vrednosti koeficijenta usiova kopanja date su u tabeli 1.5.

Tabeia 1.5 [7, 29] - Koeficijent usiova kopanja (k*>

I Kategoriia t ia j I II 1 i n I IV 1 * * [ - ! 1 0,95 1 0,8 I 0,7 1 0,65

Tehnicki kapacitet izračunava se na osnovu izraza

kp -kk

Tehnički kapacitet rotomog rovokopača zavisi, pored ostalog, i od gee-metrijske konfiguracije rotora, slika 1.6. U literaturi [17] dat je obrazac za izra-čunavanje tehničkog kapaciteta,

{1.3}

u kome je: n / mm1 j - ucestanosi obrtanja rotora, Dk fmj- prečnik rotora meren po prednjim ivicama kofica, Do I ml-, unutrašnji prečnik rotora (prečnik kotrljajne staze točko-

va za osianjanje i vodenje rotora), Sk [m I - debliina čeonog zida kofice, SolmI - debljina lima zatvarača,

S l ika 1.6 [17] - Geometrijski parametri rotora i rova

Er - dubina rova; BF - širina rova; Dr - prečnik rotora meren po reznim ivicama zuba; - prečnii: rotora meren po prednjim (reznim) ivicama kofica; bk - imutrašnja širina kofice; <% - debliina čeonog zida kofice; So - debliina lima zatvarača; Do - unutrašnji prečnik rotora (prečnik kotrljajne staze točkova za osianjanje i vodenje rotora); 6^ - ugaoni korak kofica; y/k - ugao kopanja (ugao zahvata rotora i tia); (pVp - ugao koji definiše položaj vezača prstenova rotora

bk[m]- unutrašnja sirina kofice, кт - koeficijent iskorišćenja koraka kofica, k0 - koeficijent oblika kofice, kp - koeficijent punjenja kofice i kr - koeficijent privremene rastresenosti tia.

Koeficijent iskorišćenja koraka kofica k№: predstavija odnos ugia mVp

koji definiše položai vezača prstenova rotora i ugaonog koraka kofica 6k

(6k - 2ж/пк , nk - broj kofica na rotora),

Prema [17], brojne vrednosti koeficijenata iskorišćenja ugaonog koraka kofica kreću se u granicama кт = 0,6 ... 0,7.

Obiikovanje kofice sagiasno zahtevima funkcija koje ona mora da ispu-

ni (rezanje tla, prijem, transport i pražnjenje odrezanog materijala tla) dovodi do smanjenja njene zapremine, što se uzima u obzir koeficijentom oblika kofice ko. Njegove brojne vrednosti kreću se u granicama k№ = 0,65 ... 0,7, ukoliko se

veličina ugia koji zadnji zid kofice gradi sa apsolutnom trajektorijom referentne tačke kofice naiazi u dijapazonu 4°... Manje vrednosti koeficijenta oblika kofica usvajaju se za kofice lučnog profiia, a veće za kofice П profila [17].

Formulom (1.3) proverava se valjanost izbora konstruktivno-eksploa-

tacionih parametara rotora, sa aspekta ostvarivanja zahtevanog tehničkog kapaciteta.

Konačno, tehnički kapacitet predstavija tehnicko-ekspioatacioni poka-zateij na osnovu koga može da se uporedi efikasnost:

• rovokopača različitih koncepcija radnog uredaja, prl kopanju tia određenih karakteristika,

• rovokopača istih koncepcija, aii različitih konstruktivnih izvo-đenja radnog uređaia, pri kopanju tia određenih karakteristika. ili

• rovokopača određene koncepciie i konstruktivnog resenja radnog uredaja, pri kopanju tia različitih karakteristika I stanja.

Na osnovu podataka o tehničkom kapacitetu rovokopača, vrši se nor-miranje odgovarajućih zemljanih radova.

1.2.3 Eksploatacioni kapacitet

Kada se s osim karakteristika i stanja tia, uzmu u obzir i svi vremenski gubici izazvani neizbežnim prekidima i zastojima u radu mašine, dolazi se do pojma eksploatacionog kapaciteta - časovnog, smenskog, mesečnog i godišnjeg.

Eksploatacioni kapacitet se izračunava na osnovu izraza

Qe=Qt*v

u kome je Q t tehnički kapacitet rovokopaca, a kv koeficijent vremenskog isko-rišćenja rovokopača u posmatranom periodu vremena.

Koeficijentom vremenskog iskorišćenja rovokopača u toku jednog časa, obuhvata se uticaj sistema upravljanja mašinom, njeno stanje, umešnost ruko-vaoca i vremena trajanja neproizvodnih operacija (promene položaja - pre-meštanje mašine).

Uticaj sistema upravljanja mašinom, njenog stanja i umešnosti ruko-vaoca izrazava se koeficijentom kUf čije se brojne vrednosti kreću u granicama 0,88 ... 0,95. One su utoliko veće ukoliko upravljački sistem rovokopača sadrži servo-mehanizme i mašinom rukuje visokokvalifikovan i umešan rukovalac, odnosno, ukoiiko je viši nivo automatizacije mašine.

Vremenski gubici izazvani promenom položaja rovokopača obuhvataju se koeficijentom premeštanja А/ - 0,98.

Brojne vrednosti koeficijenta vremenskog iskorišćenja rovokopača u toku jednog časa izračunavaiu se na osnovu izraza

kvh = kukf

i, sagiasno izloženom, kreću se u granicama 0,86 ... 0,93.

Prilikom odredivanja brojnih vrednosti koeficijenata vremenske isko-rišćenosti rovokopača u toku jedne smene, odnosno dana, meseca i godine, uzimaju se u obzir vremena trajanja neproizvodnih operacija (tehničko opsiu-živanje, odnosno, podmazivanje i napajanje gorivom, smenski pregled i primo-predaja, dijagnostika i remont), zastoji i prelddi u radu, odnosno smanjenje vremenskog fonda neradnim i prazničnim danima.

2.0 KONSTRUKTTVNA REŠENJA ELEMENATA RAĐNOG UREĐAJA I MEHANIZAMA ZA POZICIONIRANJE I OSLANJANJE

2.1 Konstruktiviia rešenja rotora

Rotor, slika 2.1, cine dva paraieino postavijena, medusobno kruto povezana prstena (1), za koja su po obimu pričvršćene kofice (2). Osianjanje i vodenje rotora ostvaruje se točkovima (3) i (4). Ovakva koncepcija konstruktivnog resenja rotora diktirana je načinom praznjenja kofica (gravitaciono) i uslovima smeštaja trakastog odlagača.

S l ika 2.1 [17] - R o t o r

2 - prsten rotora; 2 - kofica; 3 - osioni točkovi; 4 - usmeravajući točkovi: 5 - prednii (rezni) deo kofice; 6 - zub; 7 - bočna strana kofice; S - dno i zadnja strana kofice

Kofica se sastoji od prednjeg (reznog) dela (5), na. kome su smešteni zubi (6), bočnih strana (7) I dna i zadnje strane (8). Dakle, kofica je otvorena sa prednje i unutrašnje strane. Da bi se sprečilo nekontroiisa.no pražnjenje tokom kretanja kofice ka zoni praznjenja, za ram rotora se kruto vezuje zatvarač, sliice 1.5. Dno, odnosno, zadnja strana kofice mogu da budu izradeni od ianaca prepletenih u dva pravca, slika 2.1, lima, ili u vidu rešetke, slika 2.2,

Obiik 1 konstruktivna resenja dna i zadnje strane kofice značajno utiču na proces njenog praznjenja. Kada. je dno kofice Izvedeno od Ianaca, umanjuje se efekat lepljenja materijala tla i istovremeno ostvaruje praznjenje kofice ne same pod dejstvom sopstvene težine zahvacenog materijala tla, veći i pod dejstvom težine Ianaca. Naime, u zoni praznjenja kofica lanci se pod dejstvom sopstvene težine pomeraju ka osi obrtanja rotora, potiskujući pri tome materijal

http://nekontroiisa.no

tla iz kofice. Umanjenje efekta lepljenja materijala tla karakteristicno je i za kofice čija je zadnja strana izvedena u obliku rešetke. Najnepovoljniji uslovi praznjenja ostvaruju se kod kofica čije je dno, odnosno zadnja strana, izvedeno od lima. Sa druge strane, kod kofica sa lancima, odnosno resetkom, javlja se negativan efekat propadanja izvesnog dela zahvacenog materijala tla kroz dno I zadnju stranu. On biva zahvaćen nailazećim koficama i ponovo se podiže. Dakle, propadanje dela zahvacenog materijala tla kroz dno i zadnju stranu kofice dovodi do gubitka dela energije koja se ulaze za njegovo podizanje. U konačnom bilansu, gubici izazvani ovom pojavom su niži od gubitaka izazvanih smanjenjem kapaciteta zbog nepotpunog praznjenja usled lepljenja materijala tla na dno i zadnju stranu izrađenu od lima.

Da bi se poboljšali uslovi praznjenja, odnosno obezbedilo potpuno praznjenje, u izvesnim siucajevima, izraduju se kofice sa tzv. "padajućim dnom". Ono se prilikom ulaska kofice u zonu praznjenja obrce oko odgova-rajućih iežišta I, pomerajući se ka osi obrtanja rotora, potiskuje materijal tla kroz prednji deo kofice.

Veza prstenova rotora (3), slika 2.2, ostvarena je vezačima (2) kutija-stog poprecnog preseka. Kofice (1), koje su odgovarajucim vijcima vezane za prstenove rotora (3), doprinose povećanju krutosti konstrukcije rotora.

Na spoljasnjoj strani prstenova rotora (3) postavijen je segmentni zupčasti venae (4) sa unutrašnjim ozubljenjem, kojim se dovodi snaga rotoru.

Zadnja strana (5) kofice izradena je od lima. Ukoliko je tlo koje se kopa lepljivo, onda se ona skida, tako da se dobija zadnja strana rešetkastog tipa. Šipke (6) koje formiraju rešetku postavljaju se u odgovarajuće otvore na vezaču prstenova rotora (2), a za dno kofice vezuju se zavarivanjem.

Na prednjoj (reznoj) ivicl kofice nalaze se odgovarajuća ležišta (7) u koja se smeštaju zubi (8).

Konstruktivno rešenje kofice čije je dno izradeno od Ianaca prikazano je na s l id 2.3. Ugradnja zuba - proširivača (6) omogućava kopanje rova veće širine istom koficom.

Prilikom projektovanja kofica, posebna pažnja mora da se posveti obiikovanju prednjeg dela I zuba. Rezna Ivica je obično lučnog profiia, slika 2.3(b), što doprinosi poboljšanju usiova punjenja i praznjenja kofice, uz isto-vremeno postizanje veće stabilnosti rotora u zahvatu sa tlom. Oblik i dimenzije zuba, slika 2.4, moraju da budu odabrani tako da se:

« obezbede uslovi neophodnl za korektno odvijanje procesa rezanja tia,

• zadovoije kriterijuml čvrstoće i krutosti i • omogući iaka montaža i demontaza.

Jedna od osnovnih karakteristika radnog procesa ove klase mašina jeste vrio mala dubina rezanja, što je sa energetskog stanovišta nepovoljno, posebno kada se uzme u obzir negativan uticaj pohabanosti ill zatupljenosti zuba. Da bi se obezbedila veča dubina rezanja I time smanjiia specifična energija rezanja, zubi na jednoj kofici postavljaju se na mestima koja odgovaraju meduzubijima

(b) •

Sl ika 2.3 [14] - Kofica sa lančanim dnom 1 zubima - proširivačima; a - vezi-vanje kofice za prsten rotora: b - rezni deo kofice

1 - zub; 2 - prednia frezna) ivica; 3 - prsien rotora: 4 - lanac; 5 - ležište (gnezdo) zuba; 6 - zub -proširivač

prethodne kofice. Postupak odredivanja položaja zuba sprovodi se tako što se, najpre, kofice svrstaju u dve (najčešćej ill tri jednakobrojne grupe koje će imati isti raspored zuba, a potom se za gnipu kofica odredi raspored zuba, saglasno prethodno izrečenom stavu. Na slici 2.5 je prikazan raspored zuba na rotoru sa 14 kofica. Kac što se uočava, kofice su svrstane u dve, sa gledišta rasporeda zuba, jednake grupe - po 7 kofica u svakoj. Ako bi se, usiovno, zubi jedne grupe

Slika 2.4 [27] - Zub kofice

S l ika 2.5 [27] - Raspored zuba na koficama

kofica postavili na reznu ivicu jedne kofice, onda bi se videlo da on! pokrivaju celu širimi rova.

Izloženi postupak odredivanja poiožaja zuba omogućava: * da se zubima svake kofice ostvaruje dubina rezanja kojoj odgo-

vara najmanja specinčna energija rezanja u datim uslovima, • ravnomerno razrivanje tla po ceioj širini rova, • kopanje tla viših kategoriia, odnosno zamrznutog tla, pri čemu

se izbegava pojava brazdi i * dobro punjenje kofica pri kopanju tia niže kategorije.

Da bi se povećala širina rova, na kofice se, u izvesnim slučajevima, postavljaju odgovarajući proširivači sa zubima, slika 2.6.

S obzirom na činjenicu da su zubi i prednji deo kofice izioženi intenzivnom abrazivnom dejstvu materijala tla, pomenuti element! se izrađuju od specijalnih čelika sa povećanim sadržajem mangana, hroma i nikia.

Rotor se osianja na dva para oslonih, slika 2.7, i dva para usmera-vajucih točkova, slika 2.8, po kojima se kotrlja unutrašnja cilindrična po\TŠina zupčastog venca. Osloni točkovi se izvode sa jednim obodom, a usmeravajući sa jednim ill dva oboda.

Sl ika 2.6 [21] - Kofica sa proširivačima

1 - proširivač; 2 - zub proširivača; 3 - prednja (rezna) ivica kofice; 4 - zadnja strana kofice

Skiop oslonih točkova, slika 2.7, postavlja se na gornji podužni nosač rama rotora. Točkovi (5) se naiaze na obrtnoj osovini (4). Relativno kretanje točkova (5) u odnosu na osovinu (4) sprečavaju vijci (6). Ovakvo rešenje veze točkova (5) i osovine (6) omogućava promenu međusobnog rastojanja točkova, odnosno ugradnju rotora različitih širina na isti ram, Uležištenje osovine (4) ostvareno je buričastim dvoredim iežajima (1) smeštenim u kućišta (2), koja su vijcima vezana za gornjl podužni nosač rama rotora. Manžetni zaptivač (3) sprečava prodor vode i stranih čestica u kućište ležaja (2).

1080

Sl ika 2.7 [21] - Skiop oslonih točkova

1 - buričasti dvoredi iežaj; 2 - kućište iežaja; 3 - manžetni zaptivač; 4 - osovina; 5 - osioni točak: 6 - viiak

Sklop usmeravajućih točkova, slika 2.8, postavlja se na donji podužni nosač rama rotora. Osovina (5) je nepokretna i za podužni nosač rama rotora vezana je uzengijama (6) i piočom (3). Uiežištenje usmeravajućih točkova (1)

пишгш rovoKopaci 19

1080

Siika 2.8 [21] - Sklop usmeravajućih točkova

1 - usmeravajući točak; 2 - koničm iežaj: 3 - ploča; 4 - nosač; 5 - osovina; 6 - uzengija; 7 - navojno vreieno; 8, 9 - navrtka; 10 - donji podužni nosač rarna rotora

ostvareno je parom koničnih ležaja (2). Podešavanje radijalnog zazora između usmeravajućih točkova i kotrijajne staze rotora (unutrašnja cilindrična povr-šina zupčastog venca) ostvaruje se navojnim vretenom (7) kojim se pozicionira nosač (4). Zahtevani poiožaj skiopa usmeravajućih točkova osigurava se navr-tkama (8) i (9). Konstruktivno rešenje sklopa usmeravajućih točkova, oči-giedno, ne dozvoljava podešavanje medusobnog rastojanja točkova. Zato se prilikom ugradnje rotora različitih širina istovremeno ugraauju i odgovarajući skiopovi usmeravajućih točkova.

Osioni i usmeravajući točkovi primaju opterećenje rotora i prenose ga na ram. Opterećenje u ravni obrtanja rotora, izazvano otporom kopanja, primaju prvenstveno prednji točkovi. Tokom kopanja najmanje je opterećen zadnji par usmeravajućih točkova, zbog čega se kod manjih jedinica on izbacuje, odnosno osianjanje i vodenje rotora se ostvaruje sa dva para gornjih i jednim parom donjih točkova. Opterećenja koja deluju upra\mo na ravan obrtanja rotora primaju obodi točkova.

Kod širokih rotora kofice se postavljaju u dva reda, siika 2.8, zbog čega se ugraduje i tree! - centralni prsten rotora (8). Zupčasti venci (5) postavljeni su na spoijašnjim prstenovima rotora (6). Da bi se smanjila neravnomernost opte-rećenja rotora izazvanog otporom kopanja tla, redovi kofica su medusobno pomereni za poiovinu rastojanja dveju susednih kofica istog reda (koraka kofica). Raspored zuba na koficama prikazan je na slici 2.10.

Slika 2.9 [21] - Rotor sa dva reda kofica (dvoredi rotor)

1 - zub; 2 - zadnja strana kofice; 3 - kofica; 4 - šipka; 5 - zupčasu venae; 6 - spoljašnji prsten rotora; 7 - vezač prstenova rotora; 8 - centraini prsten rotora

Sl ika 2.10 [21] - Raspored zuba na koficama dvoredog rotora

Teio rotora za kopanje uskih rovova, slika 2.11, izvodi se kao zavarena iimena konstrukcija. Po njegovom obimu, ekscentrično u odnosu na ravan simetrije, naizmenično u levu i desnu stranu, postavljaju se ležišta zuba. Ona se izrađuju iivenjem, a za telo rotora vezuju se zavarivanjem. Dovod snage ostvaruje se zupčastim vencima koji su vijeima vezani za telo rotora, Uiežištenje rotora prikazano je na slici 2.12. Čišćenje rotora od materijala tla vrši se specijalnim čistačima.

Presek A-A

Sl ika 2.11 [27] - Rotor za kopanje uskih rovova

2.2 Koiistraktivna resenja rama radnog uređaja

Ram radnog uredaja nosi: rotor, trakasti odlagač, prenosne mehanizme pogona rotora i odlagača (i odgovarajuce motore kod višemotornih mašina), čistač rova i, u izvesnim slučajevima, točak za osianjanje. Na njegovom pred-njem delu nalazi se zatvarač koji sprecava nekontrolisano praznjenje kofica pri njihovom kretanju ka zoni praznjenja.

Ram radnog uređaja izvodi se kao prostorna zavarena konstrukcija. Mora da bude oblikovan i dimenzionisan take da se omoguči ugradnja svih elemenata koje nosi i ostvare krutost i čvrstoća koje obezbeđuju funkcionalnost i pouzdanost mašine. Profilisanje rova vrši se aktivnim ill pasivnim uredajem, što zavisi od karakteristika tla koje se kopa. Ram prikazan na slici 2.13 snabdeven je pasivnim. uredajem za profilisanje izvedenim u obliku noža (4), koji je nosačima (1) i (3) vezan za osnovnu podstrukturu (2).

Presek M-M

Sl ika 2.12 [27] - Uiežištenje rotora za kopanje uskih rovova

Sl ika 2.13 [17] - Ram radnog uredaja sa noževima za profilisanje rova

1,3 - nosač noža; 2 - ram; 4 - nož za profilisanje rova

1

Bez obzira na raznolikost konstruktivnih rešenja, uočavaju se dve osnovne koncepcije rama radnog uređaja. One se razlikuju po načinu osla-njanja njegovog zadnjeg dela. Naime, zadnji deo rama radnog uredaja može da se osianja na odgovarajući mehanizam sa točkovima (poiuprikolični radni uređaj), slika 2.14, ill da bude ovešen o vučni element mehanizma za dizanie rotora (ovešeni radni uredaj], slika 2.15. Prednost resenja oslanjanja rama radnog uredaja na mehanizam sa tockovima ogieda se u smanjenju opterećenja zadnjeg dela vučne rnasine, odnosno smanjenju pritiska gusenica na tlo. Nedostaci pomemitog resenja su: smanjena manevarska sposobnost mašine i u izvesnim slucajevima nemogućnost ulaska i izlaska rotora iz zahvata sa tiom u mestu - pri nepokretnoj vučnoj masini.

Prednji deo rama radnog uredaja zglobno se vezuje za vučnu mašinu ill klizače mehanizma za dizanje koji se kreću u vodicama postavljenim na ram vučne masine.

S l ika 2.15 [19] - Ovešeni radni uredaj

2.3 Кош1г11кМтоЕ resenja mehanizama za dizanje i osianjanje rama radnog uredaja

Pozicioniranje rotora (postavijanje na odredenu dubinu prilikom kopanja i postavijanje v. transportni položaj) ostvaruje se mehanizmima za dizanje I osianjanje rama radnog uredaja, Oni se u većini siučajeva izvode sa hidrostatickim pogonom.

Pozicioniranje rotora poiuprikoiicnog radnog uredaja vrši se mehanizmima prikazanim na slici 2.16. Mehanizam za podizanje prednjeg dela rama radnog uredaja cine: hidrocilindar dvostranog dejstva (5), obujmica (3), zglobno vezana za njegovu klipnjaču, pokretni lancanik (2), lančanici (6) i (11), uiežišteni na vratilu (12) tako da oko njega mogu slobodno da se obrću, cev (7), kruto vezana za lančamke (6) i (11), zupčanik ustavijaca (8) koji je kruto vezan za cev (7), skakavica (14) i ianci (16) I (17). Pomeranje klipnjače hidrocilindra

У Ш 10 IV 11

Sl ika 3.27 [19] - Shema hidrostatičkog sistema prenosa snage rotornog rovo-kopaea 3 T P - 1 3 4

1 - rezervoar; 2 - pumpa (promenliivog protoka) pogona kretanja; 3 - pumpa pogona ventilatora; 4 - filter; 5 - kaiorifer; 6 - razvodnik; 7 - blok-ventil; 8 - hidrocilindri za pozicioniranje radnog uredaja; 9 - hidromotor pogona kretanja; 10 - hidromotori pogona ventilatora; It - hidromotor pogona rotora; 22 - razvodnik; 13 - ventii; 14 - napojna" pumpa pogona rotora; 15 - filter; 16 - nepovratni ventii; 17 - pumpa pogona rotora

Sl ika 3.28 [27] - Dizel-električni rotorni rovokopae 3 P - 5

1 - dizei-motor; 2 - generator; 3 - elektromotor pogona kretanja vučne mašine; 4 ~ elektromotor pogona rotora; 5 - elektromotor pogona trakastog odiagača: 6 - elektromotor za pogon pumpe mehanizma za pozicioniranje rama radnog uredaja

4.0 IZBORI PRORAČUN OSNOVNIH KONSTRUKTIVNIH PARAMETARA RADNOG UREĐAJA I PARAMETARA REŽIMA RADA

Osnovni podaci od kojih se polazi pri projektovanju rovokopača su: * » zahtevani kapacitet,

* karakteristike tla i • oblik i dimenzije rova.

Na osnovu njih se, u prvom približenju, odreduju vrednosti svih relevantnih konstruktivnih i radnih parametara, koji se koriste prilikom usvajanja pojedinih komponenti i prethodnih proračuna podsistema rovokopača. Orijentacione brojne vrednosti osnovnih parametara radnog uredaja odreduju se na osnovu preporuka ili empirijskih formula dobijenih statističkom obradom odgovarajućih veličina kod izvedenih mašina iste klase.

Nakon usvajanja pogonskog agregata, komponenti sistema prenosa snage, geometrije radnog uredaja i noseće konstrukcije, završnim proračunom se odreduju konačne vrednosti konstruktivnih i radnih parametara mašme. Time se dokazuje da projektovana i konstruisana mašina ispunjava eksploatacione zahteve definisane projektnim zadatkom. Osim toga, zavrsnim proracunom se verifikuju svi mehanizmi i noseća konstrukcija mašine, odnosno dokazuje njen vek i pouzdanost.

4.1 Prečnik rotora

Precnik rotora, meren po reznim ivicama zuba, slika 4.1, izracunava se na osnovu najveće zahtevane dubine rova (ETjmax ) ,

DT =(l975..Jf85)Hr>max [18], ili

Dr= (1,74...1,81) Hrfmax [171

U izvesnim siučajevima, odnos Dr/H т može da varira u granicama

1,53... 1,94, pri čemu se manje vrednosti usvajaju kod mašina namenjenih za

Sl ika 4.1 - Shema za odredivanje osnovnih dimenzija rotora i kofica

Dr - prečnik rotora meren po reznim ivicama zuba; - prečnik rotora meren po prednjim ivicama

kofica; Кг>тах - najveća dubina rova; tk - iučni korak kofica; % - ugaoni korak kofica; y/k - ugao

kopanja; h-K - visina kofice: /j, - dužina kofice; lz - dužina zuba; aQ - ugao koji grudna površina zuba

gradi sa tangentom kružnice prečnika Dr; D0 - unutrašnji prečnik rotora (prečnik kotrijajne staze točkova za osianjanje i vodjenje rotora)

Prečnici rotora mereni po režućim ivicama zuba i prednjim ivicama kofica, slika 4.1, povezani su relacijom

Dr - Dk +2!zsma0 ,

u kpjoj je L dužina zuba (15d...200mm}, a a0 ugao koji grudna površina zuba

gradi sa tangentom kružnice prečnika Dr (a0 &45°) .

Unutrašnji prečnik rotora D0, slika 4.1, odreduje se iz usiova smeštaja

trakastog transportera - odlagača. Kod izvedenih rovokopača odnos D0 / Br na-

lazi se u granicama Q,65...Qf75.

Najveća dubina kanala ill rova koji može da se kopa radnim uredajem čiji je rotor prečnika D r , kreće se u granicama

Hr,max =(0,5.-.0,6)Dr .

Ugao kopanja, slika 4.1, zavisi od odnosa dubine rova I prečnika rotora. Odreduje se na osnovu izraza

( y/k -arccos\ 1

2R„

4.2 Učestanost obrtanja rotora

Učestanost obrtanja rotora mora da bude usvojena tako da se ostvari: « gravitaciono praznienje kofica, • pad komada materijala tla koji napušta koficu na trakasti

odlagač i • potpuno praznienje kofica tokom prolaska kroz zonu praznje

nja.

S l ika 4.2 - Proracunski. model za odredivanje kritične ugaone brzine rotora

ar - normaino ubrzanje; g - gravitaciono ubrzanje; m - masa komada; Rr - poluprečnik rotora meren

po reznim ivicama zuba: air - ugaona brzina rotora; G - težina komada; Fc - centrifugaina siia

Uočimo komad materijala tla u kofici koja se nalazi u zoni praznjenja, u poiožaju prikazanom na slici 4.2. Uslov gravitacionog praznjenja kofice glasi

odnosno,

Fc <G,

mP^coi <mg .

(4.1)

(4.2)

Iz jednakosti (4.2) odreduje se intenzitet ugaone brzine rotora pri kome se u posmatranom položaju komada ostvaruje uslov (4.1),

58 Izbor i proračun osnovnih konstruktivnih parametara radnog uredaja

(4.3)

Ugaona brzina čiji je intenzitet odreden izrazom (4.3) naziva se kritičnom ugaonom brzinom rotora. Da bi se ostvariio gravitaciono praznienje kofice, ugaona brzina rotora mora da bude manja od kritične. S obzirom na činjenicu da je model na osnovu koga je odredena kritična ugaona rotora eiementaran, odnosno ne obuhvata sve reievantne uticaje, preporucuje se [18, 24] da se ugaona brzina rotora usvoji u granicama

u>Fl=(0,4...0,7)G)rfkr. (4.4)

Manji intenziteti ugaone brzine rotora usvajaju se pri kopanju vezanog, izrazito nehomogenog tia, a veće pri kopanju siabo vezanog, homogenog tia, Ukoliko je intenzitet ugaone brzine rotora veci od preporučenih vrednosti, može da dode do smanjenja kapaciteta rovokopača zbog:

• nepotpunog praznjenja kofica, što je posledica pojačanog efekta lepljenja materijala tia na zidove kofice, ill

« neregularnog praznjenja kofica, odnosno pojave odbacivanja pojedinih komada u rov.

Nakon napuštanja kofice, slika 4.3, uočeni komad materijala tla kreće se pod dejstvom sopstvene težine i otpora vazduha, koji u razmatranom slučaju može da se zanemari. Pretpostavlja se, dalje, da oblik I dimenzije posmatranog komada ne utiču na karakter njegovog kretanja, odnosno da je komad materijalna tačka. Projektovanjem jednačine njegovog kretanja,

ma~mg,

na ose usvojenog sistema referencije, nakon integraljenja dolazi se do parametarskih jednačina putanje

x = Cjt+C2, y = ~ g t 2 +C3t+C4,

koje za početne uslove

x(t = G) = @f x(t~0)~ -vr cos y/z,

y(t = G) = 0, y(t = 0) = vP sinyrz,

glase: x = -vrtcosyz, I

1 2 . \ . ^ 4 . 5 ) y = ~-gt +vFtsmy/z. j

Rotorni rovokopači 59

I

Sl ika 4.3 - Shema praznjenja kofice

/ - dužina zone praznjenja; bt - širina trake odiagača; - visina kofice; ОЈГ - ugaona brzina rotora;

џ"г - ugao koji odreduje poiožaj zatvarača; m - masa komada; vr - brzina komada u trenutku napuštanja kofice; g - gravitaciono ubrzanje; a.b - rastojanja koja odreduju položai tačke A; h - rastojanje koje odreduje poiožaj odiagača u odnosu na rotor

Eliminacijom parametra t iz izraza (4.5) dobija se jednačina putanje komada nakon napuštanja kofice,

У = Ђ ^~~2 x2 ~

x %¥г • (

4-6)

2vr cos y/z

Izložena analiza kretanja komada nakon napuštanja kofice izvedena je pod pretpostavkom da pražnjenje počinje kada se kofica nađe u položaju odredenom uglom wz, koji, u stvari, odreduje položaj zatvarača kofica. U fazi

projektovanja radnog uredaja ova pretpostavka je prihvatljiva. Pri torn se, na osnovu iskustva, usvaja y/z « 150° .

Da bi se ostvario zahtevani kapacitet bagera, parametri radnog uredaja inoraiu da budu odabrani tako da i komadi sa najvećim dometom padnu na traku odiagača. To znači da bi posmatrani komad, čija je putanja definisana jednačinom (4.6), u graničnom slučaju trebalo da padne u tačku A sa koordinatama xA-a, yA = -b , slika 4.3. Uvođenjem ovog usiova u jednačinu (4.6), nakon elementarnih transformacija, dolazi se do izraza

«2g r ^ 2(bcosy/z ~asinwz)cosy/z

(4.7]

60 Izhor 2 proračun osnovnih konstruktivnih parametara radnog uredaja

Rr y 2(b cos wz - a sin y/z) cos y/z

(4.8)

Da bi se ostvarilo potpuno praznienje kofice u zoni praznjenja,

slika 4.3, vreme njenog prolaska kroz pomenutu zonufl j j m o r a da bude duže,

odnosno, u graničnom slučaju jednako vremenu praznjenja materijala tla f t ? ) ;

dakle, mora da bude ispunjen uslov

h=±~=J—>t2, vr Rrcor

iz koga sledi

a>r3<-J—. . (4.9)

U prethodnim proračunima se usvaja da je lučna dužina zone praznjenja / « 2bt, slika 4.3, pri čemu je b t širina trake odiagaca [18].

Vreme praznjenja materijala tla iz kofice maze orijentaciono da se odredi na osnovu empirijske relacije

t2*G,7^[k [s], k = hki

u kojoj se visina k Izražava u [m] .

Prema iziozenom, ukoliko ugaona brzina rotora zadovoljava reiaciju (4.9), pražnjenje kofica će se u potpunosti obaviti u zoni praznjenja.

U fazi projektovanja radnog uredaja, neophodno je, najpre, odrediti intenzitete ugaonih brzina rotora saglasno Izrazima (4.4), (4.8) I (4.9). Potom se, kao merodavna za nastavalc proračuna parametara mašine, usvaja ugaona brzina najmanjeg intenziteta,

mr =inf{a)r]fmr2,wr3 }.

Njoj odgovara učestanost obrtanja rotora

nF = L fmm ] .


Da bi se radni režim bagera što boije prilagodio trenutnim uslovima kopanja, pogon rotora se kod savremenih mašina izvodi tako da omogućava promenu učesianosti obrtanja rotora. Broj različitih učestanosti obrtanja rotora kreće se u granicama 2...4. Niže učestanosti se koriste pri kopanju viših kategoriia tla, odnosno, izrazito nehomogenog ili lepijivog tia.

4.3 Broj praznjenja I zapremina kofica

Poiazeci od činjenice da je kapacitet rovokopaca proporcionalan proizvodu broja praznjenja (np)i zapremine kofice (q), zakijucuje se da;

teorijski, postoji beskonačan broj kombinacija broja praznjenja I zapremine kofice koje daju zantevani kapacitet. Međutim, znatan broj ograničavajućih faktora vezanih za funkcionainost radnog uredaja i racionalnost konstrukcije, u znatnoj merl sužavaju dijapazon mogucib resenja. Na osnovu analize ponašanja veiikog broja rovokopaca u eksploatacionim uslovima, uspostavijena je zavisnost broja praznjenja i teorijskog kapaciteta od kategorije tia i zapremine kofice, slika 4.4.

u 40 80 120 160 Q [1]

Sl ika 4.4 [24] - Dijagram zavisnosti broja praznjenja (np) i teorijskog kapa

citeta rovokopaca (O0 ) od karakteristika tla i zapremine ko

fice (q)

1 - nevezano tic; 2 - siabo vezano tie; 3 - srednje vezano tlo; 4 - vezano i iepljivo tlo; 5 - vrio ieplii-vo tlo

U fazi projektovanja radnog uredaja, najpre se, zavisnc od karakteristika tla, usvaja broj praznjenja kofica, saglasno dijagramima prikazanim na slici 4.4. Potom se odreduje potrebna zapremina kofice, na osnovu izraza

koji odreduje največi intenzitet brzine komada u trenutku napušianja kofice. Pretpostavljajuci da je pomenuta brzina jednaka obimnoj brzini rotora, lako se odreduje intenzitet ugaone brzine rotora pri kojoj i komadi sa najvećim dometom padaju na traku odiagaca,


60npkp

u kome je QJm3jh] tehnički kapacitet bagera izrazen zapreminom tia u

samonikiom (raslom) stanju, np[min~J J broj praznjenja kofica, kp koeficijent

punjenja kofica i kr koeficijent privremene rastresenosti tla, tabeia 6.1.

Na osnovu izračunate potrebne zapremine, usvaja se konačna zapremina kofice, saglasno odgovarajućim standardima.

Kada je poznat ukupan broj kofica na rotoru (nk ) i učestanost obrtanja

rotora (nr), broj praznjenja kofica odreduje se na osnovu izraza

np=nknr [mm1].

Broj praznjenja kofica kod ove klase mašina dostiže 1801mm'1 J .

4.4 Broj kofica na rotoru

Ukupan broj kofica smeštenih na rotoru ograničen je, pre svega, uslovima njihovog praznjenja. Izračunava se prema izrazu

u kome je np fmin 1 j broj praznjenja kofica, a nr fmin ; / u č e s t a n o s t obrtanja

rotora. Izračunati broj kofica zaokružuje se tako da bude komensurabilan sa broj em grupa kofica, odredenih prema rasporedu zuba.

Kod mašina malog i srednjeg kapaciteta ukupan broj kofica na rotoru krece se u granicama 6..Љ, a kod mašina velikog kapaciteta u granicama 12...14 [4]. Prema [17], kod bagera ruske proizvodnje broj kofica se kreće u granicama 1Q...18.

Na rotoru rovokopaca namenjenih za kopanje vrlo sirokih rovova, kofice se postavljaju u dva reda, medusobno pomerena (smaknuta) za polovinu koraka kofica jednog reda, slika 4.5.

Ukupan broj kofica na rotoru dominantno utiče na srednji nivo i dinamičnost opterećenja izazvanog otporom kopanju. Ukoliko je ukupan broj kofica na rotoru manji, onda je, pri svim ostalim uslovima istim, nivo srednjeg opterećenja niži, a dinamičnost opterećenja veća, u odnosu na rotor sa većim brojem kofica.


Siika 4.5 - Rotor sa dva reda kofica (dvoredi rotor)

% - ugaoni korak kofica jednog reda; 6 'k - ugaoni korak kofica koje pripadaju različitim redovima

Nakon usvajanja prečnika rotora (Dr) i ukupnog broja kofica (nk),

slika 4.1, odreduje se iucni,

i ugaoni korak kofica,

4.5 Osnovne dimenzije kofica

Da bi se izbegao kontakt zupčastog venca pogona rotora i bočnin

površina rova, širina kofce mora da bude manja od širine rova (Br). Prema

[18], usvaja se da je unutrašnja širina kofice

bk *0,9Br.

Visina kofice, siika 4.1, takode se usvaja u zavisnosti od širine rova [18],

hk=(0,5...0,6)Br


[m J 60npkp

u kome je Qt[m3jhj tehmčki kapacitet bagera izrazen zapreminom tla u

samoniklom frasiom) stanju, npfmin~J ] broj praznjenja kofica, kp koeficijent

punjenja kofica i kr koeficijent privremene rastresenosti tla, tabeia 6.1.

Na osnovu izračunate potrebne zapremine, usvaja se konačna zapremina kofice, saglasno odgovarajućim standardima.

Kada je poznat ukupan broj kofica na rotoru (nk ) i učestanost obrtanja

rotora (nr } , broj praznjenja kofica odreduje se na osnovu izraza

nP=nknr fmin1].

Broj praznjenja kofica kod ove klase mašina dostiže 180 fmin 1J .

4.4 Broj kofica na rotoru

Ukupan broj kofica smeštenih na rotoru ograničen je, pre svega, uslovima njihovog praznjenja. Izracunava se prema izrazu

u kome je np[mm ] broj praznjenja kofica, a nr fmin J učestanost obrtanja

rotora. Izracunati broj kofica zaokružuje se tako da bude komensurabilan sa brojem grupa kofica, odredenih prema rasporedu zuba.

Kod mašina malog i srednjeg kapaciteta ukupan broj kofica na rotoru krece se u granicama 6...S, a kod mašina veiikog kapaciteta u granicama 12...24 [4]. Prema [17], kod bagera ruske proizvodnje broj kofica se krece u granicama 1G...1*.

Na rotoru rovokopaca namenjenih za kopanje vrlo sirokih rovova, kofice se postavljaju u dva reda, međusobno pomerena (smaknuta) za polovinu koraka kofica jednog reda, slika 4.5.

Ukupan broj kofica na rotoru dominantno utiče na srednji nivo i dinamičnost opterećenja izazvanog otporom kopanju. Ukoliko je ukupan broj kofica na rotoru manji, onda je, pri svim ostalim uslovima istim., nivo srednjeg opterećenja niži. a dinamičnost opterećenja veća, u odnosu na rotor sa većim brojem kofica.

Rotorni rovokopaci

Slika 4.5 - Rotor sa dva reda kofica (dvoredi rotor)

% - ugaoni korak kofica jednog reda; 0 'K - ugaoni korak kofica koje pripadaju razlicitim redovima

Nakon usvajanja prečnika rotora (Dr) i ukupnog broja kofica (nk),

slika 4.1, odreduje se iucni, 7tDr

h=—->

i ugaoni korak kofica, 2ж

4.5 Osnovne dimenzije kofica

Da bi se izbegao kontakt zupčastog venca pogona rotora i bočnih

površina rova, širina kofce mora da bude manja od širine rova (Br). Prema

[18], usvaja se da je unutrašnja širina kofice

bk*0,9BF.

Visina kofice, slika 4.1, takode se usvaja u zavisnosti od sirine rova [18],

hk =(0,5...0,6)Br .

120 Pražnjenie kofica rotora Rotorni rovokopači 121

6.0 PRORAČUN SNAGE POGONA ROTORA

Snagom koja se dovede rotoru saviaduju se: • otpori kopanja, * otpori koji se javljaju pri ubrzavanju odrezanog materijala tia

nakon njegovog ulaska u koficu, • otpori podizanja materijala tla zahvacenog koficama, «• otpori trenja zahvacenog materijala o zatvarač i * otpori koji se javljaju u ureaaju za osianjanje i vodenje rotora.

6.1 Snaga kopanja

Na svaku koficu u zahvatu sa tiom deluje otpor kopanja koji se u ovom slučaju r a z l a ž e n a tangentnu i normalnu komponentu, slika 6.1. Tangentna komponenta deluje po pravcu tangente, a normaina komponenta po. pravcu normale trajektorije rezanja u posmatranoj tački. Tangentna "komponenta uvek deluje u smeru supromom od smera brzine rezanja. Normaina komponenta može da bude usmerena ka osi obrtanja rotora, što je najčešći slučaj, ili od nje. Smer normalne komponente zavisi, pre svega, od karakteristika tla, konstruk-cije i stepena pohabanosti reznih ivica i parametara režima rada.

Prema Dombrovskom, intenzitet tangentne komponente otpor a kopanja koji deluje na koficu čiji je položaj određen ugiom (p}, odreduje se na osnovu izraza

Rti = k,S;Br , (6.1)

u kome je k} specifični otpor kopanja, tabeia 6.1, S; dubina rezanja, a Br

širina rova. Ukoliko je dubina rezanja mania od 2,4 cm, onda se vrši korekcija vrednosti specincnog otpora kopanja prema izrazu

[A7

k) - / ; ? + J — , (6.2) V SI

u kome je A} koeficijent korekcije specifičnog otpora kopanja, tabeia 6.1.

122 Proračun snage pogona rotora

Tabeia 6.1 [17] - Karakteristike tla

1 KategoriJG - naziv i osobine tla

0 Г"1

£ 1

1 £

« C 05 B 05 "Д

.fc 8 ^

« b

c

3

t i a, t

1 t !

05 Koe

fici

jent

kor

ekci

je

spec

ifič

nog

ot

pora

k

opa

nja

A

j [d

oN2/c

m3]

\ I - pesak, peskovita glina, meka peskovita iiovača, srednje čvrstoće i viažnosti, rastre-sena, bez ukliucaka

1200...1500 1,08. ..1,17 0,7...2,3 1,1

II - peskovita ilovača bez uklju-čaka, sitan šljunak i sljunak srednje veličine, meka vla-žna ili razrivena glina

1400...1900 1,14...1,28 2,1...4,0 2,8

i III - čvrsta peskovita ilovača, glina srednje čvrstoće, vla-žna ili razrivena

1600...2000 1,24...1,30 3,8...6,6 3,6

j IV - čvrsta peskovita ilovača sa šljunkom ili tucanikom, čvrsta i veoma čvrsta vla-žna glina, škriljci, konglo-merati

1900...2200 1,26...1,37 6,5...8,0 4,5

j V - škriljci, kongiomerati, tvrda glina i les, vrlo čvrsta kreda, gips, peščanik, meki krec-njak, zamrznuto tlo

2200...2500 1,30...1,42 7,0...12,0 6,0

VI - jezerski krečnjak i kongiomerati, čvrsti škriljci, kreč-njak, peščanik srednje čvr-stoće, kreda, gips, vrlo čvrsti laporac

2200...2600 1,40...1,45 10,0...22,0 8,0

j VI - krecnjak. zamrznuto tlo srednje čvrstoće 2300...2600 1,40...1,45 20,0...60,0 10,0

Ako je odnos intenziteta relativne i prenosne brzine (C = vr / vvm) referentne tačke kofice dovoljno veliki da može da se zanemari uticaj odstu-panja pravca apsolutne u odnosu na pravac relativne brzine posmatrane tačke, onda je, sa tačnošću dovoljnom za inženjerske proračune,

st = / sin <рГ. (6.3]

Konačno, imajući u vidu relacije (6.1), (6.2) i (6.3), intenzitet tangentne komponente otpora kopanja može da se izračuna na osnovu for mule


Rti = Er(kjlsinq): +<Ja~[~1 sing?i ) , (6.4)

pri čemu drug! sabirak izraza u zagradi egzistira samo pri dubinama rezanja manjim od 2,4 cm.

Slika 6.1 - Komponente otpora kopanja tla

&TI > &NI - tangentna i normaina komponenta otpora kopanja koji deluje na i-tu koficu; <pi -položajni ugao kofice; Rr - poluprečnik rotora; cor - ugaona brzina rotora; vvm - brzina vučne mašine; t> n - tangenta i normala trajektorije rezanja; x, y - ose nepokretnog sistema referencije; y - ugao koji brzina rezanja gradi sa apscisom; £ - ugao izmedu apsolutne i relativne brzine

referentne tačke kofice; М/ - referentna tačka i - te kofice

Eksperimentalnim istraživanjima utvrdeno je [17] da se stvarni kara-kter zavisnosti intenziteta tangentne komponente otpora kopanja od položaja kofice u odnosu na masiv, razlikuje od teorijskog definisanog jednačinom (6.4), slika 6.2.

Naime, za 0 < q>f < <pj intenzitet tangentne komponente otpora kopanja, dobijen osrednjavanjem eksperimentainib rezultata, odgovara vrednostima koje daje formula (6.4). Nakon prolaska kofice kroz položaj odreden uglom q>}

kriva dobijena eksperimentom dostiže maksimum pri (рГ - лу/к , a potom opada

do nule pri q>t = y/k. Ovakav tok promene intenziteta tangentne komponente

otpora kopanja objašnjava se činjenicom da se u zoni izlaska kofice iz zahvata menja mehanizam razaranja tla, pri čemu, umesto smicanja, dominantno postaje odlamanje materijala tla. Kao što je poznato iz teorije razaranja materijala tla, proces odlamanja se odvija pri nižim vrednostima speclfične


Slika 6.2 [17] - Teorijska (I) i eksperimentalna (2) kriva zavisnosti intenziteta tangentne komponente otpora kopanja od poiožajnog ugia kofice

<Pi - poiožajni ugao kofice; Rt - intenzitet tangentne komponente otpora kopanja; y/k - ugao kopanja; - položajni ugao kofice pri kome doiazi do razdvajanja teorijske i eksperimentaine krive;

Xy/k - poiožajni ugao kofice pri kome eksperimentalna kriva dostiže maksimum

energije razaranja u odnosu na proces smicanja.

Eksperimentalna kriva zavisnosti intenziteta tangentne komponente otpora kopanja od položaja kofice u odnosu na masiv, može da se aproksimira dvema sinusoidama [17],

Rt (<pi) = Rumax sin za 0< <pt < Xwk i 2 AWk

n , Ж(Wt -ф: ) Rt(&i) = Kt.max № *

1 Za AW k <(f>t <Wk 2(1 — A )Wk

(6.5)

Intenzitet normaine komponente otpora kopanja izračunava se na osnovu obrasca

R . — k p. **m '*nr^d '

pri čemu brojna vrednost koeficijenta kn zavisi od karakteristika tla (čvrstoće i

homogenosti), stanja reznih ivica (zatupljenosti i pohabanosti) i veličine

lednog ugia. Prema [18], kn = OJ ... G,5, a u izvesnim siučajevima kn = 0,4 ...

1 Д

Ako se zanemari uticaj odstupanja pravca apsolutne brzine referentne tačke kofice u odnosu na njenu reiativnu brzinu, slika 6.1, što je u većini siučajeva dovoijno tačno sa inženjerskog stanovišta, onda se intenzitet ukupnog momenta za osu obrtanja rotora, izazvanog otporima kopanja koji se

Rotorni rovokouačl

javljaju na svim koficama u zahvatu sa tlom - tzv. momenta kopanja, odreduje

na osnovu izraza

МК = п

£м

ш - 1 а д = ^ z ^ / . №

1=1 /=; /=/

Intenzitet tangentne komponente otpora kopanja koji deluje na koficu u zoni uiaska u zahvat je, i pored korekcije vrednosti specifičnog otpora kopanja, relativno mall, zbog veoma male dubine rezanja. Zato se u anaiizl koja sledl pretpostavlja da je brojna vrednost specifičnog otpora kopanja ista za sve kofice koje se naiaze u zahvatu sa tlom. Tada izraz (6.6), imajući u vidu relacije (6.1), (6.3) i (4.10), dobija formu

MK MK FTIFC

Mk = Rr t,kisiEr = к1Ш

Лг Y[sm<Pi = kjB.R.lTsin^ =

/=; i=i

mk

= k1BrRrlyZsin[(p-(n6k +l-i)0kJ = Mk(<p). ... (6.7)

i=7

S obzirom na činjenicu da je broj kofica u zahvatu sa tlom promenljiv,

tacka 4.6, zaključuje se da je funkcija Mk(cp) periodična, sa periodom koji je

jednak ugaonom koraku kofica (вк.) , slika 6.3.

Mk

•2'

0 I • Ф

Sl ika 6.3 - Dijagram zavisnosti momenta kopanja od ugia obrtanja rotora

Mk - moment kopanja; q> - ugao obrtanja rotora; 6k - ugaoni korak kofica; Mkmax - maksimaini moment kopanja; Mk,miK - minimalni moment kopanja; AMk - moment izazvan otporom kopanja koji deluje na koficu neposredno pre njenog izlaska iz zone kopanja

U tačkama <p = wk +(пвк -тк}ППп )вк , koje odgovaraju izlascima kofica

iz zahvata, posmatrana funkcija ima prekid prve vrste, pri čemu vrednost funkcije opada za veličmu momenta izazvanog otporom kopanja koji deluje na koficu neposredno pre njenog izlaska iz zone kopanja,

126 Proračun snage pogona гогога

AM, - K JBrRrl sin y/k .

Najveća vrednost funkcije Mk (<p) ostvaruje se kada je broj kofica u

zahvatu sa tiom najveći mk =mkmax, neposredno pred iziazak mk - te kofice

iz zahvata. Tada je <ртктдх = Wk i <pt = wk -(mk>max -i)6k , odnosno.. imajućl

u vidu izraz (6.7j,

мк,тах =kjBrRrl{sin[y/k -(mktinax -1)вk } +sinlwk -(mk>max -2)вк] +

+... + sin(wk -вк) + sin wk } . ... (6.8)

Najmanja vrednost funkcije Mk ( Ф ) je, očigiedno,

Mk,min =мк,тах ~

Шк = k j B rRrl{sin[w k ~(mkm(LX-l)6k]-

+ sinf wk - (mkmax - 2)6k j +... + sin( wk - 6k )} . . . ( 6 . 9 )

U prvom približenju kriva Mk(<p) može da se aproksimira funkcijom

testerastog oblika, slika 6.4.

S l ika 6.4 - Aproksimativna funkcija zavisnosti momenta kopanja od ugia

obrtanja rotora

<p - ugao obrtanja rotora; Mk (РјЈ - moment (snaga) kopanja; M)C}inax (Pkjnax) - maksimalni moment

(snaga) kopanja; Mk>mm (Pfctnin) - minimaini moment (snaga) kopanja; AMk (ЛР^ - pad momenta

(snage) kopanja nakon izlaska kofice iz zone kopanja; вк - ugaoni korak kofica

Ukoliko u zoni izlaska kofica iz zahvata sa tlom dolazi do pojave

odiamanja tla, slika 6.5(a), onda će najveće vrednosti funkcije Mk (<p) bit!

nešto niže, slika 6.5(b). One će se ostvarivati pri q> = wk +(n6,f - mk min )6k - p0 .

Veiičina ugia odiamanja, slika 6.5, prvenstveno zavisi od sastava i osobina tla, oblika čeone I bočnih ivica kofice, broja i razmeštaja zuba, dimenzija odreska i odnosa dubine rova ili kanaia i poiuprečnika rotora. Prema [16] , veličina ugia odiamanja krece se u granicama Д? = 5 ° . . . 15 °.

Rotorni rovokoDoči

(a) (b)

S l ika 6.5 - Odlamanje tla u zoni izlaska kofice iz zahvata fa) i aproksimativna funkcija zavisnosti momenta kopanja od ugia obrtanja rotora prilikom pojave odiamanja tla u zoni izlaska kofice iz zahvata (b)

\f/k - ugao kopanja; fio - ugao odiamanja tla; <p - ugao obrtanja rotora; Mk - moment kopanja; 6k -ugaoni korak kofica; Mkym[n - minimaini moment kopanja; M'k max - maksimalni moment kopanja

pri pojavi odiamanja tla u zoni izlaska kofice iz zahvata sa tlom; Мк>тах - maksimalni moment kopanja kada nema pojave odiamanja tla u zoni izlaska kofice iz zahvata

Neravnomemost momenta kopanja, izražava se koeficijentom neravno-mernosti [18]

Mk.max Kn =— '

M k,min

ill koeficijentom dinamičnosti [16]

Mk,max 2Mk,max Kd - • = .

MkjSr Mkmax+Mkmin

Važno je uočiti da povećanje srednjeg broja kofica u zahvatu sa tiom dovodi do porasta nivoa opterećenja rotora, uz istovremeno smanjivanje koeficijenta neravnomernosti, odnosno, koeficijenta dinamičnosti.

Snaga kopanja odreduje se na osnovu izraza

Pk =Mkwr ,

iz čije strukture je očigledno da se pri konstantnoj ugaonoj brzini rotora, snaga kopanja menja na isti načm kao i moment kopanja, slika 6.4. S oDzirom na karakter te promene, namece se problem usvajanja vrednosti snage merodavne za definisanje parametara pogona rotora, Ako bi se kac merouavna usvojila najveća vrednost snage kopanja, onda bi pogon rotora bic predimenzionisan, Sa druge strane, jasno je da bi usvajanje najmanje vrednosti snage kopanje

Proračun snags nosona rotora

rezuitiraic poddimenzionisanim pogonom rotora. Zato se kao merodavna usvaja srednja integraina vrednost snage kopanja.

S obzirom na periodični 'karakter funkciie Pk(q>); slika 6.4, niena

srednja integraina vrednost odreduje se na osnovu izraza

~гГ~ 1 n r <- t P K ^k.max +

^k,mm n Mk max +M k n^n

h = J P* (€)= — ~ = PkfSr = - o>r = M kySrwr, &k 0 2 2

odnosno, imajući u vidu jednakosti (6.8) i (6.9),

Pk =kIBrRrla)r{ sin[wk -(тктах -1)вк} +

+ sin[wk -(mkmax -2)0k/ + ... + sin(wk -6k}+0r5siny/k }.

U literaturi [17], snaga merodavna za definisanje parametara pogona rotora odreduje se na osnovu rada kopanja koji se ostvari uočenom koficom u toku jednog obrtaja rotora. Pri tome se koristi eksperimentaino odredena zavisnost intenziteta tangentne komponente otpora kopanja od trenutnog položaja kofice, slika 6.2, izrazi (6.5). Istovremeno se, kao i u prethodnom slučaju, zanemaruje uticaj odstupanja pravca apsolutne brzine referentne tačke kofice u odnosu na njenu reiativnu brzinu. Na osnovu izloženog, zakijučuje se da je rad kopanja uočenom koficom, u toku jednog obrtaja rotora, odreden izrazom

0 ^ w k

1 + J Rt,max sin ——(wk -g>i)dq>i = Rt>max ^-r-(JI+J2),

x¥k

2(l-A)y/k I

koji, s obzirom na to da je

2Xwk

k¥Č n ( K \ 2Xwk i= j sin——<p.a^ =—z± j sm-^—tp.d —— =-2Xy/k 'l 7i 0 2Xwk

8 {2Xwk ) ж

7 7Г

2(1-X)wk 7 . TV , J 71 = j sm _ (wk ~(Pi)d\ (wk -cpi)

* хшк 2(1-X)yk \2(l-X)wk

2(1-X)wk

dobija konačnu formu

Rotorni rovokopači

Ako se ne raspolaže eksperimentalnim podatkom za maksimalni intenzitet tangentne komponente otpora kopanja, onda se on izračunava na osnovu izraza (6.4), za <pf = 90° [17]. Pri torn se koristi pun izraz (6.4) i u slučajevima kada je s((pt = 90°) > 2,4 cm.

IT toku jednog obrtaja rotora, koji pri konstantnoj učestanosti njegovog

obrtanja traje z = 60/nF is] , nr fmin ~] j , svaka kofica izvrši rad kopanja defi-

nisan relacijom (6.10). Tada je srednja integraina vrednost snage kopanja

— _*kAk _ nkAkKr __Rt.maxDrnknrWk k " r " 60 60tt

Snagu merodavnu za definisanje parametara pogona rotora Garbuzov sa saradnicima [18] naziva snagom kopanja i daje sledeci obrazac za njeno izracunavanje

Pi = Mi

100006 [kW] .

pri čemu je Qt [ m3Ai j tehnički kapacitet rovokopaca, a kj [ daN/m2 j specifični

otpor kopanja, tabeia 6.2.

Tabeia 6.2 [18] - Brojne vrednosti specifičnog otpora kopanja za približno odredivanje snage kopanja

Specifični otpor kopanja KJ

Kategorija tla i

Smrznuto tlo svih karegorija \daN~\

i 1 ~ZT~ i L w J

I II III IV

i Smrznuto tlo svih

karegorija \daN~\ i 1 ~ZT~ i

L w J

10000 20000 30000 40000 200000 ... 2000000

Prilikom izrade prof ills anog rova, slika 6.6, dolazi do obrusavanja materijala tia na dno rova. Deo snage koja se dovede rotoru angažuje se za zahvatanje pomenutog materijala tla. Izračunava se na osnovu izraza

Pk = Abpvvmkrkj,

u kome je Аџ ukupna površina poprečnih preseka bočnih proširenja rova, vvm

brzina vučne mašine, kr koeficijent privremene rastresenosti tla (tabeia 6.1) i

k] specifični otpor zahvatanja obrušenog materijala tla. S obzirom na to da je

sioj materijala tla koji se formira na dnu profilisanog rova već razriven,

speeificm otpor zahvatanja obrusenog materijala tia k] je manji od specifičnog

130 Proračurt snage pogona roiorc

otpora kopanja k} date kategorije tla u samonikiom stanju. Prema [17], obično

se usvaja da je brojna vrednost k] jednaka brojnoi vrednosti к1 za prvu nižu

kategoriju tla.

6.2 Snaga ubrzavanja zahvaćenog materi jala tia

Nakon odvajanja od masiva, materijal tla ulazi u koficu i gotovo treimtno dostiže odgovarajuću brzinu. Snaga koja se pri tome angažuje - tvz. snaga ubrzavanja zahvaćenog materijala tla - može da se odredl polazeći od raziike kinetičkih energija uočenog komada na kraiu i na početkn perioda ubrzavania. U trenutku odvajanja od masiva komad miruje, pa je, prema tome, njegova kinetička energiia na početku perioda ubrzavanja jednaka null. Zato je promena kinetičke energije uočenog komada u periodu ubrzavanja, odnosno rad koji je potrebno uiožiti da bi se ona ostvariia, jednaka njegovoj kinetičkoj energiji na kraiu posmatranog perioda, Konačno, da bi se odrediia snaga potrebna za ubrzavanje komada nakon odvajanja od masiva, neophodno je znati vreme za koje se obavi posmatrani proces. Ovako formuiisan problem određivanja snage je praktično nerešiv. Naime, nije moguće apriomo odrediti masu komada, njegov položaj, koji. n stvari, odreduje njegovu brzinu, niti vreme trajanja procesa njegovog ubrzavanja. Zato se postavljeni problem, sa tačnošću dovoijnom za inženjerske proračune, rešava tako što se:

• umesto mase pojedinačnog komada posmatra masa materijala tla koji se iskopa u jedinici vremena,

• uvodi pretpostavka da je položaj središta masa materijala tla isti u svim koficama i, pri tome, nepromenljiv u odnosu na osu obrtanja rotora i

• usvaja da je apsolutna brzina središta masa zahvaćenog materijala jednaka njegovoj relativnoj brzinL

Masa materijala tia koji se iskopa u jedinici vremena iz rova ciji je poprečni presek Ar = BrHr, pri kretanju osnovne mašine konstantnom brzi-

nom vvm, odreduje se na osnovu izraza

m' = pzArvvm = pzBrHrvvm.

Sa dovoijnom tačnošću može da se usvoji da je udaljenost središta masa zahvaćenog materijala tia od ose obrtanja rotora

D + D Rc - r - - = const., (6.11)

pri čemu je Dr precnik rotora meren po reznim ivicama zuba, a D0, unu-

trasnji prečnik rotora, slika 4.1.

Reiativna brzina sredista masa materijala tla zahvaćenog koficom odreduje se na osnovu obrasca

Rotorni rovokovQCi 131

Konačno, deo snage koji se angažuje tokom perioda ubrzavanja zahva-ćenog materijala tla definisan je relacijom

Puz - j u i ' v ^ =tpzBrHrvvm(Dr +D0)2w2

r =tpzQt(Dr +D0)2w2

r.

Kod bagera sa gravitacionim pražnjenjem kofica, snaga koja je neophodna da bi se ostvarilo ubrzavanje materijala tla nakon odvajanja od masiva, je relativno mala u odnosu na snagu kopanja.

6.3 Snaga dizanja zahvaćenog materijala t la

Relativno kretanje rotora (obrtanje oko sopstvene ose) dovodi do priraštaja potencijalne (položajne) energije materijala zahvaćenog koficama. Uočimo koficu čiji je položaj odreden uglom <РГ, slika 6.6. Ako se zanemari

Sl ika 6.6 - Shema za izračunavanje snage dizanja zahvaćenog materijala tie

Hr - dubina rova; Hrj - dubina bočnih proširenja; Hj - visina sloia obrušenog materijala tla;

H'd - visina dizanja zahvaćenog materijala tia u zoni kopanja; H'^ - visina dizanja zahvaćenog

materijala tla u zoni transportovanja; Hj - ukupna visina dizanja zahvaćenog materijala tla;

Br - širina rova; Brj - širina rova na nivou oslanjanja vučne mašine; / - когак uzastopnih

trajektorija rezanja; Rr - poiuprecnik rotora; Rc - rastojanje težišta zahvaćenog materijala tia od ose

obrtanja rotora; mr - ugaona brzina rotora; - poiožajni ugao kofice; y/^ - ugao kopanja; y/z - ugao

zatvarača; G0 - težina materijala tla koji kofica odreže u zoni kopanja


uticai ugla koji grade apsolutna i relativna brzina referentne tačke kofice, onda se pri obrtanju rotora za ugao d(pi odreže materijai težine

dGc - pzgEJdk = pzgEJRr sinq>;đ(pt. (6.12)

Težina materijala tla koji kofica odreže tokom kretanja kroz masiv dobija se integraljenjem izraza (6.12),

¥k T G0 = j pzgErlRr sitKpdcp': = pzgEJRr(l - cosy/k ) = pzgEJKr . (6.13)

Ran koji se utroši na podizanie odrezanog materijala tia do trenutka izlaska kofice iz zahvaia sa tiom odreduie se na osnovu izraza

¥k 4= j kmdG0 = \ [Hr-RrO-cospOIdG^L lRr(l~cos<pk)-Rr(l-cos(Pi)ldG0

¥k = J Rrfcosq>i -cosy/k]pzgBrlRr sinpjdp; = pzgBJR? j sinq>i coscpfd^

¥k

¥k -cosipk j sinifhdcpi \=pzgBrlj^

° J

cosy/k coscpf -—cosQcpt} 4

¥k

JO

= pzgBrlI^( l-cosy/kf =-р#ЦЈН?.

Svodenjem ovako odredenog rada dizanja na ukupnu težinu materijala tia, izraz (6.13), dolazi se do tzv. visine dizanja u zoni zahvata kofice sa tlom,

PzgEJKr 2 (6.14)

Dalde, rad utrošen na dizanje odrezanog materijala tia u zoni zahvata kofice sa masivom jednak je proizvodu ukupne težine odreska, izraz (6.13), i odgovarajuće visine dizanja, koja je jednaka polovini dubine rova, izraz (6.14).

Nakon izlaska iz zahvata sa tlom, kofica transportuje zahvaćeni materijal tia težine G0 do zone praznjenja, slika 6.6. Pri tome se za dizanje zahvaćenog materijala tla uloži rad

Ad = G0Hd =G0Rc(l-cos¥z).

. Rotorni rovokopači 133

Kada se korak uzastopnih rrajektorija rezanja izrazi pomoću brzine vučne mašine,

2тг

mr n*h np

30

izraz (6.16) dobija formu

A^mPzgE?HrHdvvm ^ л

NP

Pri konstantnoj učestanosti obrtanja nr [min J J rotora, za vreme

jednog obrtaja r = 60/nr, svaka od nk kofica smeštenih na rotoru izvrši rad

dizanja odreden izrazom (6.16). Prema tome, srednja snaga dizanja može da se

izračuna na osnovu izraza

_ 60pzgErHrHdv

Pd=?f- = - ^ = PlgQ,Hd.

Udeo snage koja se koristi za podizanje zahvaćenog materijala tia u ukupnoj snazi koja se dovodi rotoru zavisi, pre svega, od kategorije tla koje se kopa. On je utoiiko veći. ukoiiko je kategorija tla niža.

Visina sioja formiranog obrušavanjem materijala tla iz bočnih proširenja rova, slika 6.6, izračunava se na osnovu izraza [17]

jj Ahpkr a j =

Erk

u kome je Abp = Hrl(Rrl -Er)/2 površina poprečnih preseka bočnih prosi-

renja rova, Er širina dna rova, kF koeficijent privremene rastresenosti mate

rijala tia 1 k = 0,7... 0,8 koeficijent neravnomernosti raspodeie materijala tla po

dnu rova.

Konačno, ukupni rad dizanja materijala tla odreduje se na osnovu izraza

4f=4+4* = W = < W +H"d )=СЉ ^PzgB^HrHd. (6.15)


Za podizanje materijala tia obrusenog iz bocnih proširenja potrebna je snaga

H •'

Pd = AbFvvmpzg(Hr — j - + H*d)-

6.4 Snaga pogona rotora

Tokom transportovanja zahvacenog materijala tla ka zoni praznjenja kofice, dolazi do njegovog relativnog kretanja u odnosu na. zatvarac. Udeo snage kojom se savlađuju sile trenia nastaie pri ovom kretanju, ne prelazi 2% snage dovedene rotoru. Upravo zato, u orijentacionim proračunima se zanema-ruje uticaj trenja zahvacenog materijala tla o zatvarač [17].

Jedan deo snage koja se preda rotoru koristi se za saviađivanje svih

analiziranih otpora, PrJ = T~k+P'k+Pu + pd + pd > a drugi (Pr2) za savladivanje

otpora koji se javljaju u uredaju za osianjanje I vodenje rotora. Ukupna snaga

koju je neophodno dovesti rotoru odreduje se na osnovu izraza

Pr? Pr=Prl+PF2= —

u kome se koeficijentom тјг uzimaju u obzir gubici nastali u uredaju za osia

njanje i vodenje rotora.

Konačno, srednja snaga koja se predaje pogonu rotora odreduje se na osnovu formule

u kojoj je 7]pr stepen korisnog dejstva pogona rotora.

Snaga koja se koristi za savladivanje svih opterećenja rotora (otpor rezanja tla, otpor punjenja kofice, otpor pr erne stanja prizme materijala tia, težina zahvacenog, odnosno, transportovanog materijala tla, inercijaine sile nastaie ubrzavanjem odrezanog materijala tla, trenje zahvacenog materijala tia o zatvarac. trenje u uredaju za osianjanje i vodenje rotora, dinamički uticaji koji se javljaju tokom kopanja) orijentaciono može da se odredi [14] na osnovu snage rezanja

pri čemu koeficijent krez =0,6...0,65 odreduje udeo snage rezanja u ukupnoj

Rotorni rovokopači

snazi kojom rotor saviađuje radna opterećenja. Zato se u citiranoj literaturi pomenuti koeficijent uslovno naziva koeficijentom korisnog dejstva radnog uredaja.

6.5 Primer proračuna snage pogona rotora

Za rovokopač čiji su konstruktivni parametri i parametri režima rada odredeni u tački 4.10, izračunati:

• srednju snagu pogona rotora pri kopanju rova pravougaonog poprečnog preseka u tin I kategorije, maksimalnom radnom brzinom;

• najveći tehnički kapacitet i srednju snagu pogona rotora pri kopanju rova pravougaonog poprečnog preseka u tiu II i III kategorije, pod usiovom. da snaga dovedena rotoru ne bude veća od snage koja se dovodi rotoru pri kopanju rova istih dimenzija u tiu I kategorije;

• srednju snagu pogona rotora pri kopanju profilisanog rova u tiu I kategorije, maksimalnom radnom brzinom (uredaj za profilisanje je pasivnog tipa);

• srednju snagu pogona dvoredog rotora (rotora sa dva reda kofica) pri kopanju rova pravougaonog poprecnog preseka u tiu I kategorije, maksimalnom radnom brzinom; širina rova je dva puta veća od shine rova koji se kopa jednoredim rotorom čiji su parametri određeni u tački 4.10.

Podaci:

/ daN // daN . m ^ £ daN v . . , , _ __., kj = 2,J -,kj = 4,0 -iky = 6,6 - specificm otpor kopanja tla I, II i

cm cm* cm2 III kategorije,

Aj =!j^L-fAJ/ =2,8^riAJH =3,6^— - koeficijent korekcije speci-

c m c m c m fičnog otpora kopanja tla I , II i III kategorije,

pi = 1 3 0 0 , p f = 1600/ pf = 1 7 0 0 - gustina materijala tla I , II1 m m m III kategorije u rastresenom

stanju,

k\ = 1,15 - koeficijent privremene rastresenosti tla I kategorije,

Br = 1,2 m - širina rova,

Brl = 1,8 m - širina profilisanog rova na nivou osianjanja vučne mašine,

H r = 2,0 m - dubina rova,

Hrl = 1,3 m - dubina bočnih prosirenja profilisanog rova,

k = 0,8 - koeficijent neravnomernosti raspodeie obrusenog materijala tla,

7]r = 0,95 - koeficijent korisnog dejstva uredaja za osianjanje i vodenje rotora i

rjpr - 0,8 - koeficijent korisnog dejstva pogona rotora.

176 Trakasti transporter! - odlagači Rotorni rovokopae! 177

8.0 MEHANIZAM ZA KRETANJE

Rovokopae! pripadaju kiasi mašina-kopača kod kojih se radni proces ostvaruje u toku kretanja same mašine. To znači da mehanizam za kretanje mora da bude projektovan i konstruisan tako da omogući savladivanje ne samo otpora kretanja, vec I otpora koji se javljaju u toku kopanja tla. Posledica navedene činjenice jeste relativne visoko učešće mase 1 snage mehanizma za kretanje u ukupnoj masi i snazi mašine.

U najvećem broju siučajeva, rovokopači se izvode kao samohodne mašine, čime se obezbeđuje njihova potpuna autonomnost.

Kod rovokopaca namenjenih za rad u urbanim sredinama, odnosno, kada se zahteva da rovokopae reiativno često i brzo menja iokaciju u toku rada, kao kretači se koriste točkovi sa pneumaticima. U svim ostalim siucajevima koriste se gusenični mehanizmi za kretanje.

Rovokopae! predvideni za rad na tiu viših kategorija, odnosno, zamrznutom tiu, snabdeveni su vucnim vitiima. Tada su kod maiih jedinica, čija sopstvena težina nije dovoljna za ostvarivanje potrebne sile prianjanja, kretači slobodni. Time se pojednostavljuje kinematička shema mašine. Potrebna vučna sila ostvaruje se vučnim. vitlom. Kod većih jedinica, pomenuta vitia se koriste samo u siucajevima kada guseničnim kretačima ne maze da se ostvari potrebna vuena siia.

S obzirom na uslove u kojima se odvija radni proces, kod rovokopaca se najčešće koriste mehanizmi za kretanje sa guseničnim kretačima. Njihove prednosti, u odnosu na mehanizme za kretanje kod kojih su kretači točkovi sa pneumaticima, su:

* dobro prianjanje i moguenost ostvarivanja reiativno velikih vucnih siia,

* reiativno nizak pritisai; na tlo, što omogučava kietanje mašine po tiu slabe nosivosti,

• veća stabilnost, zbog niskog položaja težišta ceiokupne mašine, * mogucnost saviadivanja velikih uspona, • sposobnost kretanja po nepripremljenoj podiozi, odnosno, reia

tivno lako savladivanje prepreka na terenu i • dobre manevarske osobine.

178 Mehanizam za kreianje

Nedostaci guseničnih kretaca su: * relativno velika masa i sioženost konstrukcije, * relativno brzo habanje zbog slabe zaštićenosti ili potpune

nezaštićenosti delova kretaca od abrazivnog dejstva stranih čestica,

* niži koeficijent korisnog dejstva, * male transportne brzine i * neopnodnost korišćenja specijainih voziia za transportovanje

na veće udaljenosti.

8.1 Gusenični kretač

Osnovni element! guseničnog kretaca, slika 8.1, su: ram (6), pogonska zvezda (1), usmeravajuća (zatezna) zvezda (5), osioni točak (7), usmeravajuci točak (2), uredaj za zatezanje i amortizaciju (4) i gusenični ianac - gusenica (3).

1 I /

2 4 5 if

A V I i i

/ / 7 ^

Sl ika 8.1 [17] - Osnovni element! guseničnog kretaca 1 - pogonska zvezda; 2 - usmeravajuci točak; 3 - gusenični lanac (gusenica); 4 - uredaj za zatezanje

i amortizaciju; 5 - usmeravajuća (zatezna) zvezda; 6 - ram; 7 - osioni toćak; lot - korak osionih

točkova; lč - dužina članaka

U izvesnim slučajevima, gusenični kretač ne sadrži ram, već se njegovi elementi vezuju neposredno za osnovni ram mašine.

Prema odnosu koraka osionih točkova (lot) i dužine čianka

guseničnog lanca (lč ) gusenični kretači se deie na:

• kretače sa maiim brojem oslonih točkova, slika 8.2(a), kod

kojih je — > 2 i

* kretače sa velikim brojem oslonih točkova, slika 8.2(b), kod

kojih je Џ- < 2.

Kod guseničnih kretaca sa maiim brojem oslonih točkova, obično većeg prečnika, raspodela pritiska gusenice na tio je izrazito neravnomerna, slika 8.2(a). Kretači sa malim brojem oslonih točkova koriste se kod mašina-kopača koje su namenjene za rad na čvrstom tlu, ill meksem tiu u čijoj strukturi je prisutan relativno veliki broj čvrstih komada.


(a) (b) S i ika 8.2 [14] - Dijagrami raspodele pritiska gusenice na tio (p) kod kretaca

sa maiim (a) i velikim brojem oslonih točkova (b)

Kod guseničnih kretaca sa velikim brojem oslonih točkova manjeg prečnika, raspodela pritiska gusenice na tlo je približno ravnomerna, slika 8.2(b). Ovi kretaci se koriste kod mašina namenjenih za rad na tlu relativno slabe nosivosti.

Prednosti kretaca sa malim brojem oslonih točkova su manja osetijivost na prisustvo sitnih stranih čestica (tucanik, pesak) i lakše saviadi-vanje pojedinačnih prepreka, slika 8.3.

(a) (b) S l ika 8.3 [7] - Savlađivanje pojedinačne ргергеке guseničnim kretačem sa

malim (a) i velikim brojem oslonih točkova (b)

Da bi se poboljšale manevarske sposobnosti kretaca sa velikim brojem oslonih točkova relativno malog precnika, ose obrtanja pogonske i usmera-vajuće zvezde smeštaju se iznad osa obrtanja oslonih točkova, slika 8.4.

S i ika 8.4 [7] - Gusenični kretač sa podignutim osama obrtanja pogonske i zatezne zvezde

Bolje priiagodavanje profilu podloge i ravnomernija raspodela pritiska gusenice na tlo postiže se grupisanjem dva ili tri oslona točka manjeg prečnika u koiica sa balansirom zglobno oslonjenim na ram kretaca, slika 8.5. Isti efekti

S l ika 8.5 [14] - Kretanje gusenice po neravnom terenu; a - kretač sa balansirom; b - kretac bez balansira

1- koiica; 2 - balansir

180 Mehanizam za kretanje

postižu se i ugradnjom elastičnih elemenata u sistem oslanjanja deiova kretaca, slika 8.6.

pogonski zvezda

Sl ika 8.6 [17] - Eiasticno osianjanje elemenata gusenienog kretaca

Zglobne veze osovina oslonih točkova i rama kretaca, slika 8.7, omogućavaju dobro priiagodavanje gusenice poprećnom profilu podioge.

S l ika 8.7 [14] Zglobno osianjanje osovine oslonih točkova

Izbor konstruktivnog resenja guse-ničnih kretaca, njihovih dimenzija i broja, zavisi od namene mašine-kopača, njene težine i

karakteristika tla. Pri tome se mora voditi računa o osnovnim parametrima koje mora da zaaovolji mehanizam za kretanje, a to su:

« pritisak gusenica na tlo, * siia prianjanja i • stabilnost mašine-kopača u projektovanim režimima rada.

Kod rotornih mehanizmi za kretanje.

rovokopaca se, uglavnom, koriste dvogusenični

8.2 Pritisak gusenica na t ic

Jedan od osnovnih pokazatelja prohodnostl mašina sa guseničnim kretačima jeste površinski pritisak gusenica na tlo i karakter njegove raspodele po dužini gusenice.

Uzajamno dejstvo gusenica I tla je veoma siožena pojava, što proistice iz problema koji se javljaju prilikom odredivanja poija napona i deformacija tla. Neke vrste prirodnog tla (kamen, led) i kolovoza (beton, asfalt) mogu da se tretiraju kao izotropni materijali, odnosno, prilikom odredivanja napona 1 deformacija pod dejstvom gusenica može da зе primeni teorija elastičnosti, sa tačnošću dovoijnom za inženjerske proračune. Sa druge strane, plastične giine i neke vrste snega mogu da se posmatraju kao idealno plastični materijali i tada se problem odredivanja napona i deformacija rešava primenom teorije pla-stičnosti. Medutim, većina materijala tla je anizotropna, što znatno otežava rešavanje problema naponsko-deformacionog stanja.

Dejstvo gusenica na tlo slabije nosivosti izaziva njegovo tečenje. Prema tome, udeo elasticnih deformacija u torn siučaju je reiativno nizak, pa je za ocenu nosivosti tla merodavno njegovo ponasanje u zoni piastifikacije [25].

Rotorni rovokopae: 181

Osnovni pokazatel] dejstva gusenice na tlo jeste srednji pritisak. On se izračunava pod sledećim pretpostavkama:

* gusenični kretač se oslanja na horizontainu podlogu, * vertikalno opterecenje gusenienog kretaca deluje u težištu

površine oslonog dela gusenice i * celokupna površina oslonog dela gusenice učestvuje u

prenošenju opterecenja na tlo. Prema tome, ukoliko je vertikalno opterecenje gusenienog kretača Q, širina

gusenice bg, a dužina oslonog dela gusenice l g , srednji pritisal; gusenica na

tlo, slika 8.8(a), odreden je relacijom

Q Psr = T-J- •

Kod mašina visoke prohodnosti srednji pritisak gusenica na tlo kreće

se u granicama pSF = 0J5...0^20 . Poredenja radi, u literaturi [26] se cm

navodi podatak da srednji pritisalc čoveka na tlo iznosi 0,4 ... 0,5 cm

Da bi se obezbedila prohodnost mašina-kopača srednji pritisak gusenica na tlo ne sme da bude veći od dopuštenog, tabeia 8.1.

Tabe ia 8.1 [26] - Dopušteni pritisalc gusenica na tlo (pd0D ) I koeficijent otpora

gnječenja tla (pQ)

Vrsta tla.

PDOP PO

Vrsta tla. \daN~

lcm2\ I daN 1

П

[cm2 cm\

Blato 0,4...0,6 0,05...0,1 1 Močvarno tlo 0,8...1.0 0,12...0,15 1 Vlažna glina, nevezani pesaic i oraniea 2,0...4,0 0,20...0,30

Krapan pesak i vlažna srednja glina 4,0...6,0 0.30...0,45 Srednja glina i vlažna sabijena glina 6,0...7,0 0,50...0.60 Sabijena glina srednje vlaznosti, vlazrii iaporac i les Suva sabijena glina, suvi Iaporac i suvl les

8,0...10,0 11.0...15.0

0,70...1,0 1.10...1,30

Ukoliko vertikalno opterecenje deluje u ravnl simetrije gusenice, all ekscentrlčno u odnosu na težište površine oslanjanja, slika 8.8(b, c, d), dolazi do promene zakona raspodeie pritiska gusenice na tlo. U normainim uslovima rada mašina-kopača napaana linija vertikainog opterecenja gusenica mora da prolazl kroz jezgro preseka pravougaone osione povrsine gusenice. Time se obezbeduje da celokupna oslona površina gusenice učestvuje u prenosenju opterecenja.


(a)(b)(c) id)

/ / i Sl ika 8.8 - Pritisak gusenica na tlo; (a) e = 0; (b) e < ; (c) e = ; (d) e >

б б 6

C - težište povrsine oslonog dele gusenice; Q - vertikalno opterecenje tia; e - ekscentricitet napadne iinije siie Q u odnosu na težište oslonog dela gusenice; HG - sirina gusenice; lg - dužina oslonog dela gusenice; / 'g - dužina dela gusenice koji prenosi opterecenje na tic* P S R - srednji pritisak gusenica na tlo; P M A X , P^N ~ maksimalni i minimaini pritisak gusenice na tlo


Kada opterecenje gusenice deluje unutar konture jezgra, dijagram ras-podele pritiska ima oblik trapeza, slika 8.8(b). Vrednosti pritiska gusenice na tlo u krajnjim tačkama povrsine oslanjanja odreduju se na osnovu izraza

Pmax/ nun Psr - ^ bgIg{ l g J

O

u kome je psr = ~ srednji pritisak, O vertikalno opterecenje gusenice, e bglg

ekscentricitet napadne Iinije opterecenja u odnosu na težište osione povrsine.

bjl

Wy = • h^ otporm moment osione povrsine gusenica, ba sirina gusenice, a

ig dužina njenog oslonog dela. Ukoliko napadna linija opterecenja prolazi kroz konturu jezgra osione

I povrsine gusenice, e = , onda dijagram raspodele pritiska dobija oblik troug-

6 la, slika 8.8(c), pri čemu je pmax = 2psr i pmin = 0.

S obzirom na činjenicu da je veza gusenice i tla jednostrana, odnosno, može da prenosi samo pritiskujuću silu, izlazak napadne Iinije van konture jezgra dovodi do rasterecenja jednog dela osione povrsine gusenice. U prenosenju opterecenja učestvuje deo gusenice dužine Vg, slika 8.8(d). Ona se

odreduje iz usiova jednakosti momenata siia kojima se tlo suprotstavlja deformisanju i spoljašnje vertikaine sile O za osu Cy (težišna osa preseka osione povrsine gusenice).

U posmatranom slučaju, maksimalni pritisak na tlo izračunava se na osnovu izraza

- 7-0— Pmax i ,T ' bg[g

Polazeći od činjenice da dijagram raspodele pritiska duž kontaktne povrsine ima oblik trougla, slika 8.8(d), lako se odreduje njegova vrednost na rastojanju x od težišta osione povrsine gusenice,

L

^ = f => p(x) = ^-(2Vg -I, + 2x) .

Pmax lg

Sab Irani em momenata elementarnih siia kojima se tlo suprotstavlja deformisanju,

dMpXy (x) = dFp (x)x = hgp (x)xdx = b**"ax (2Vg - i g + 2x)xdx , 21 g

184 Mehanizam za kretanie

dobija se ukupni moment pomenutih siia za osu Cy

MPfCy = j dMPfCy (x)dx = J ^Ml^L(2Vg - Ig + 2x)xdx =

grmax 21' -1.

2V,

v g P max1 g

X +-3 ( is)

-4 4-41

... (8.1)

Za osu Cy , vertikalna siia O pravi moment

MQ>Cy=Oe. (8.2)

izjednačavanjem izraza (8.1) i (8.2), nakon eiementarnih transfor-macija, dobija se

RG=JLg-3e.

Dakie, povećanje ekscentriciteta napadne linije vertikainog opterećenja O u posmatranom siučaju dovodi do smanjenja dužine kontaktne površine gusenica i tla, Što izaziva povećanje maksimalnog kontaktog pritiska.

U prenošenju opterećenja na tlo dominantno učestvuju čianci gusenice koji se naiaze ispod oslonih točkova, slika 8.9. Očigiedno, veiičina i karakter

P

S l i k a 8.9 [25] - Idealizovana raspodela pritiska (p) na tlo ispod oslonih točkova; (a) - c\TSta podioga; (b) - deformabiina podioga

raspodeie pritiska na tlo zavisi od poiožaja članaka u odnosu na osu obrtanja oslonih točkova i karakteristika tia. Saglasno izioženom, zaključuje se da se najveći pritisaic gusenica na tlo ostvaruje ispod najopterećenijeg oslonog točka, odnosnc, da se na osnovu podatka o srednjem pritisku ne može doneti konačan sud o prohodnosti mašine.

Rotomi rovokorjači 185

Pod dejstvom pritiska gusenica podioga se deformiše. Veiičma te deformacije dominantno utiče na veiicinu koeficijenta otpora kretanja. Ako je p0 opterećenje po 1 cm2 osione površine gusenice koje izaziva linearnu deformaciju tla od 1 cm (tzv. koeficijent otpora gnječenja tia), tabeia 8.1, onda je veličina deformacije tla pri srednjem pritisku gusenica psr odredena izrazom

Pri sabijanju tia za veiičinu h, po 1 cm2 kontaktne površine spoijasnje opterećenje izvrši rad

Ah = ]psrdh = ]p0hdn = lp0h2 . (8.3)

0 0

Na osnovu izraza (8.3) može da se odredi deformacioni rad koji ostvari jedan čianak dužine lč i širine b„,

Rad Ahč realizuje se pri transiaciji mašine za lč . Vučna siia Fv

{Fv = fgO , fg - koeficijent otpora kretanja) pri tome izvrši rad

AFv =Fvič =fgQlč =fgbgIJčPsr. (8.5)

Dakie, da bi se ostvario deformacioni rad Ahč, vučna siia mora da

izvrši rad AFv. Izjednačavanjem izraza (8.4) i (8.5) dobija se [26]

f = 1 Po**2

= PSR 8 2 psrIg 2petg"

lako prilikom izvodenja izraza koji definiše vrednost koeficijenta otpora kretanja fg nisu uzeti u obzir svi efekti koji se javijaiu prilikom

kretanja gusenica, na osnovu njegove strukture može da se zakliuči siedeće [261:

• otpor kretanja je utoliko veći ukoliko je veća deformacija podloge, odnosno, veci srednji pritisaiv gusenica na tlo i

* pri istoj vrednosti srednjeg pritiska gusenice na tlo, otpor kretanja je manji kod guseničnog kretača veće dužine; upravo zbog toga, prilikom projektovanja guseničnog kretaca trebalo bi


težiti povećanju njegove dužine na račun širine, posebno kod brzohodih mašina.

Na veličinu koeficijenta otpora kretanja utiče i karakter raspodele pritiska gusenica na tlo. Vrednost koeficijenta otpora kretanja znatno raste u siucajevima kada se najvece normaino opterecenje ostvaruje na prednjem oslonom toeku.

U literaturi [20] dat je izraz na osnovu koga može da se odredi vrednost koeficijenta otpora kretanja,

kQ 2000Vlbgnol '

u kome je k MN

koeficijent koji karakterise deformaciona svojstva podloge,

tabeia 8.2, ik[m] dužina aktivnog deia gusenienog lanca (onog dela guseničnog

ianca preko koga se prenosi opterecenje na podlogu), hg [m] sirina gusenica,

not broj oslonih točkova, a O \N] opterecenje gusenice, upravno na podlogu.

Tabeia 8.2 [20] - Srednje vrednosti koeficijenta deformacije tia k \m3 jMN\

Podloga k[m3/MN

1 A s M t 0,00275 10' 3

i Krupan pesak. šijunak 0Д53-10"3

! Močvarno tlo 0,82 1 Duboko biato 0,71...1,02 j Put: I - zemijani, suv 1 ~ pokriven srednje utabanim

snegom j - pokriven utabanim snegom

neuzorana zemija

0,00235

0,0082...0,02 0,00153...0,0038

0,058 I Pesak: 1 - vlažan j - suv

0,136 0,344

! Snežni pokrivač: j - rasixesii i - siabo utaban

4,3. ..9,2 0,224...0,54

1 Sveže uzorano poije 0,133 ! Strniika 0,0224

Bužina aktivnog dela gusenienog lanca zavisi od deformabilnosti tla. Ukoliko je ono deformabilnije, utoliko veći broj članaka učestvuje u prenošenju opterecenja. Pri kretanju po terenu pokrivenom strnjikom ili

Rotorni rovokopačl 187

korovom, odnosno, po srednje uta.ban.om snegu usvaja se lk «lč; za pesak i

sveže uzorano tlo ik « 21 č ; za močvarne terene. duboko biato i slabo utaban

sneg lk « 31 č [20],

8.3 Osnove kinematike gusenienog kretaca

U anaiizi koia sledi, pretpostavlja se: • da je gusenični lanac apsoiutno savitijiv I neistegljiv, • da konturu gusenienog lanca čine pravolinijske deonice i

krivolinijske deonice oblika kružnog luka, • da je kontura gusenienog ianca neizmenljiva, • da je intenzitet relativne brzine gusenienog lanca u odnosu na

ram gusenienog kretaca konstantan, vg = const., i

• da ram gusenienog kretaca vrši pravoiinijsku translaciju konstantnom brzinom, v = const., slika 8.10.

Х У Slika 8.10 - Kretanje idealizovanog gusenienog kretaca

1 - pogonska zvezda, 2 - usmeravajuća zvezda; 3 - zadnji osioni točak; 4 - prednji osloni tocak; 5 -

zadnji usmeravajućl točak; 6 - prednji usmeravajući točak; 7 - gusenični ianac; J5Z - ugao zadnje

grane gusenienog ianca; /Зр - ugao prednje grane gusenienog ianca; ftpl - ugao prednje grane

siobodnog deia gusenienog lanca; c - ugao koji odreduje položaj uočene tačke gusenienog Ianca

tokom njenog obrtanja oko ose pogonske zvezde; o)m - ugaona brzina pogonske zvezde; vvm -

brzina transiacije rama guseničnog kretaca; vg - relativna brzina gusenienog lanca u odnosu na ram kretaca

Svaka tačka gusenienog ianca vrši složeno kretanje. Prenosno kretanje je uvek pravoiinijska transiacija, dok karakter relativnog kretanja zavisi od položaja uočene tačke na konturi gusenienog lanca.

Uočimo tačku M na lučnoj deonici JA gusenienog lanca. Ona u odnosu na ram. gusenienog kretača vrši obrtanje oko ose pogonske zvezde ugaonom brzinom copz. Apsolutna brzina posmatrane tačke zavisi od ugia t,

http://uta.ban.om


koji odreduje njen poiožaj u odnosu na sistem referencije 0™ koji se krece

transiatorno pravoiinijski brzinom vvm ,

Kada se u (8.6) uvrsti qj =тг- 6Z i gA=0, dolazi se do izraza koji

određuju intenzitete apsoiutne brzine uočene tačke guseničnog ianca prilikom proiaska kroz tacke J i A konture,

Vja = i v L + vt ~ 2vvmvg COSfiz > vAa = vvm + V

Na deonici AE relativno kretanje guseničnog ianca je transiatorno pravoiinjsko. Prenosna i reiativna brzina su kolinearne i imaju iste smerove. Prema tome, apsoiutne brzine svih tačaka guseničnog ianca na posmatrano;' deonici su jednake. Njihovi intenziteti su, ociglednc, jednaki zbiru intenziteta prenosne i reiativne brzine,

vABa ~ vvm + vg-

I na deonici CD relativno kretanje guseničnog ianca jeste transiatorno pravoiinijsko, pri čemu prenosna i reiativna brzina grade ugao p v l . Apsoiutne

brzine svih tačaka guseničnog ianca na ovoj deonici su jednake. Njihov intenzitet je odreden izrazom

Na osnovu izloženog, zaključuje se da se pri kretanju na lučnim deonicama menia apsoiutna brzina uočene tačke guseničnog ianca. Na pravolinijskim deonicama, naprotiv, apsoiutna brzina uočene tačke guseničog ianca je konstanina, što je posiedica činjenice da su i prenosno i relativno kretanje pravoiinijske transiacije.

Pretpostavimo, dalje, da su intenziteti brzina prenosnog i relativnog kretanja jednaki, vvm = vg = v. intenziteti apsoiutnih brzina uočene tačke

guseničnog ianca prilikom proiaska kroz karakteristične tačke konture dati su u tabeli 8.3.

Na osnovu rezultata datih u tabeli 8.3 zakljucuje sa da se najveći intenzitet apsoiutne brzine ostvaraje na deonici AB\ Na delu konture BC intenzitet apsoiutne brzine se smanjuje, a na deonici CD ostaie konstantan. Od trenutka naiiaska na usmeravajuću zvezdu [tačka D j do trenutka siiaska sa

Rotorrd rovokopači 189

Tabeia 8.3 - Intenziteti apsoiutnih brzina tačaka guseničnog Ianca u kara-kterističnim položajima, za vvm = va = v = const.

j Tackc A \ B C 1 D 1

E \ I

F G H j s /

2v 1

2v vp(l+cosfipl) vp(l~cosfip) 6 v^\2(l-cospz}

me (tačka E) Intenzitet apsoiutne brzine se smanjuje. Na deonici EF ostaje konstantan, dok na deonici FG opada do nule. Na delu konture koji je u kontaktu sa tlom [GE ) apsoiutne brzine svih tačaka guseničnog Ianca jednake su null. Pri kretanju na deonici HI apsoiutna brzina posmatrane tačke raste, a potom, ostaje konstantna na delu IJ konture. Od momenta naiiaska na pogonsku zvezdu, intenzitet apsoiutne brzine uočene tačke raste i, konačno, dostiže maksimum u trenutku siiaska sa pogonske zvezde.

Ako intenziteti prenosne i reiativne brzine nisu jednaki, onda su intenziteti apsoiutnih brzina tačaka guseničnog Ianca na delu konture GE , koji se nalazi u kontaktu sa tlom, raziičiti od nule. Pri tome se razlikuju dva slučaja:

* prokiizavanje, kada su apsoiutne brzine tačaka osionog dela konture guseničnog Ianca usmerene unazad, vg > vvm i

* kiizanje, kada smerovi apsoiutnih brzina tačaka osionog dela konture guseničnog Ianca odgovaraju u smeru Icretanja rama, odnosno, mašine u celini, vg < vvm.

Pojave proklizavanja i klizanja kvantifikuju se: * koeficijentom proklizavanja, koji predstavlja odnos brzine

proklizavanja i reiativne bzine guseničnog Ianca,

* koeficijentom klizanja, koji predstavlja odnos brzine klizanja i reiativne bzine guseničnog Ianca,

V8;

Kontura realnog guseničnog Ianca odstupa od konture idealizovanog guseničnog Ianca, prikazane na s l id 8.10. Pomenuto odstupanje prvenstveno za\dsi od veiičine (dužine) članka guseničnog Ianca i prečnika zvezda i točkova. Ukoliko je članak guseničnog ianca kraći, a prečnici zvezda i točkova veći, onda je odstupanje manje i obratno.

Odstupanje konture realnog guseničnog Ianca od idealizovanog obiika izaziva neravnomernost kretanja eiemenata guseničnog icretača i mašine u

rotorni bageri

Documents