При проектировании и выборе экскаваторов ключевое значение имеют несколько групп параметров, которые определяют их производительность, возможности и область применения. К основным из них относятся:
Группы основных параметров
— Массовые характеристики: общая масса машины, масса рабочего органа (ковша), поворотной платформы и других ключевых узлов.
— Габаритные и линейные размеры: размеры рабочего оборудования (стрелы, рукояти, ковша), а также другие конструктивные элементы, влияющие на манёвренность и зону работы.
— Силовые и скоростные показатели: установленная мощность силовых агрегатов (двигателей), скорости выполнения рабочих операций, усилия, развиваемые гидроцилиндрами.
Для предварительных инженерных расчётов и оценки параметров на этапе проектирования широко применяется метод аппроксимации, основанный на статистических данных и эмпирических зависимостях.
Расчёт параметров одноковшовых экскаваторов
Для одноковшовых моделей многие линейные, массовые, энергетические параметры, а также продолжительность рабочего цикла с приемлемой для практики точностью могут быть определены на основе двух ключевых величин: вместимости ковша (E, м³) и длины стрелы (Lс, м). Также учитываются высота черпания и конкретный тип используемого рабочего оборудования (прямая лопата, обратная лопата, грейфер).
Например, общая масса одноковшового экскаватора (mэ, тонны) в первом приближении может быть оценена по эмпирической зависимости, представленной на изображении ниже.
Расчёт параметров многоковшовых экскаваторов
Для многоковшовых (цепных и роторных) экскаваторов отправной точкой для расчёта основных параметров служит теоретическая производительность (Qт, м³/ч), размеры рабочей зоны (высота или глубина копания H) и категория разрабатываемой породы. Категория породы характеризуется коэффициентом сопротивления копанию (K), который напрямую влияет на требуемую мощность и массу машины.
Масса многоковшового экскаватора также может быть определена по эмпирическим формулам. Для цепных моделей зависимость выглядит следующим образом:
Важное замечание по применению формул
Следует учитывать, что приведённые зависимости носят обобщённый характер. Разные производители экскаваторов используют уникальные технические решения, материалы, схемы компоновки и технологии изготовления. Поэтому две машины с одинаковой паспортной производительностью и схожими линейными размерами от разных фирм могут существенно различаться по массе, распределению мощности между агрегатами и другим эксплуатационным показателям. Фактически, каждая крупная машиностроительная компания разрабатывает собственные методики и теоретические подходы к оптимизации и обоснованию ключевых параметров своей техники.