Пояснительная записка (Повышение производительности одноковшового экскаватора модели ЭО-1222), страница 4

соответствует пластичным грунтам (глины, суглинки), а большие значения - хрупким грунтам (пески, супеси).

Зная максимально допустимую глубину резания, принимаем следующие конструктивные размеры многосекционного рыхлителя:

hрых = h_max- sinα= 1-(0,50) sin30=0,3м

4. Определение усилий заглубления и выглубления зубьев

Усилие заглубления в грунт зубьев рыхлителя определяют из условий вывешивания РО относительно ребра А и зуба рыхлителя в статическом положении.

Рисунок 11 - Схема для определения усилий заглубления зубьев рыхлителя

Условие равновесия откуда:

кг (27)

Усилие выглубления зубьев рыхлителя определяют из условия равновесия относительно задних опорных катков при максимальной глубине рыхления (рис. 12). Условие равновесия , откуда:

кг (28)

На зуб рыхлителя в процессе работы действуют следующие нагрузки:

- горизонтальная составляющая сопротивления грунта рыхлению:

кН (29)

где - коэффициент динамичности, = 2-3,5.

При расчете все составляющие сил сопротивления рыхлению счи­таются приложенными к режущей кромке наконечника рыхлителя.

Опорные реакции в шарнирах крепления рыхлительного оборудования и усилия в его стержнях определяют для одного расчетного положения.

Начало заглубления зуба рыхлителя или конец выглубления (Н=0).

Рисунок 12 - Схема сил для определен усилий заглубления зубьев рыхлителя

Размеры плеч и длины стержней определяют из рабочих чертежей прототипа проектируемого рыхлителя .

Максимальное заглубление зуба рыхлителя или выглубление зуба с глубины Н.

Определяют углы :

; ; (30)

; ; (31)

; . (32)

Реакции опор (усилия в стержнях) от силы :

Из условия равновесия:

; ;

(33)

(34)

(35)

Решим систему из трех уравнений

Подставив в первое получим

(36)

т.

(т); (37)

(т). (38)

Реакции опор от силы :

Из условия равновесия;

; ;

(2.41)

(39)

(40)

Реакции опор от силы :

Из условия равновесия:

; ;

(41)

(42)

(43)

Решим систему из трех уравнений:

(44)

т.

(т); (45)

(т). (46)

Вычисляется суммарное усилие в стержнях навески:

2.5. Определение необходимых усилий на режущей кромке ковша с обратной лопатой

2.5.1. Усилия резания для грунтов третьей категории поворотом рукояти

Стрела максимально опущена вниз, копают без поворота ковша при движении рукояти снизу вверх, этот участок траектории является наиболее нагруженным. Расчётное положение рабочего оборудования показано на рис. 13.

Рисунок 13 - Схема к определению толщины стружки

Максимальная толщина стружки, , мм

, мм [3] (47)

где φ – угол поворота рукоятью, отвечающей срезанию стружки максимальной толщины, град.;

радиус копания рукоятью, мм.

мм

Усилие резания на кромке ковша, , кН:

(48)

где b – ширина ковша, м;

α – угол резания, град.;

Z – коэффициент, учитывающий наличие зубьев;

Максимальное усиление копания кН, определяется по формуле:

(49)

где f – коэффициент, учитывающий высоту пригружающего слоя грунта;

удельное сопротивление грунта сжатию, МПа;

объём ковша, м³

j – плотность грунта, т/м³

g – угол внутреннего трения, град.

Отпор грунта для зубьев, , кН определяется по формуле:

(50)

2.5.2. Усилия резания поворотом ковша

За расчётное принимают положение, при котором рукоять повёрнута на угол, допускающий развитие максимального усилия на режущей кромке ковша. Весь угол поворота ковша разбиваем на 6 частей.

Рисунок 14 - Схема определения усилия резания

Максимальное реактивное усилие в цилиндре рукояти :

, (51)

где максимальное давление в цилиндре рукояти, Н/см²;

площадь поршневой полости цилиндра рукояти, см²

Усилие на режущей кромке, , Н:

, (52)

где реактивное усилие в цилиндре рукояти, кН

вес ковша с грунтом, кН

вес рукояти, кН

В шестой точке ковш максимально наклоняется.

Вес грунта в ковше, , кН:

, [ ] (53)

где объём ковша, м³

объём призмы, удерживающийся створками ковша, м³

j – плотность грунта, т/м³

коэффициент разрыхления грунта;

кН

Вес ковша с грунтом в шести положениях:

Таблица 7 - Исходные данные

Вес ковша: кН

Таблица 8 - Данные для расчёта усилий на режущей кромке

Отпор грунта для зубьев, , кН:

Усилие на режущей кромке ковша, , кН:

Таблица 9 - Результаты расчёта

2.5.3. Определение усилия в гидроцилиндре ковша

Выбираем положение ковша, при котором усиление на режущей кромке максимальное. Данному усилию соответствует положение ковша в шестой точке. Усилие в тяге ковша относительно в точке С, Т, кН, определяется по формуле:

, (54)

где плечо усилия на режущей кромке ковша, относительно т. С, м

плечо силы ковша с грунтом, относительно т. С, м

плечо усилия в тяге, относительно т. С, м

кН

Усилие в цилиндре ковша, , кН:

, (55)

где плечо усилия в тяге, относительно точки D, м

плечо усилия в цилиндре ковша, относительно точки D, м

кН.

Давление в гидроцилиндре ковша, , Н/см²;

, (56)

Н/см².

2.6. Расчет на прочность элементов рабочего оборудования экскаватора, оснащенного ковшом повышенной планировочной способности

Условия работы: стрела находится в крайнем нижнем положении. На стрелу действуют максимальные внешние нагрузки, находящиеся в продольно-вертикальной осевой плоскости: - реакция шарнира стойки платформы на пяту стрелы; - усилие действия рукояти на стрелу в шарнире В; - усилия штоков гидроцилиндров стрелы; - максимальное усилие корпуса гидроцилиндра рукояти. Весом стрелы можно пренебречь, поскольку его влияние на напряженное состояние металлоконструкции из-за распределенного характера незначительно.

В данном расчете принимается допущение об отсутствии действия на металлоконструкцию стрелы боковых нагрузок и скручивающих моментов, хотя в реальных условиях действие этих факторов необходимо учитывать.

Исходные данные: = 99,71 кН; = 323,92 кН; = 79,9774 кН; = 284,955 кН, = 2,337 м; = 6,45 м; =4,601м; =1,753м; = 0,323 м; = 86,56°; = 30,79°; = 19,44°; = 11,23°; ; ;

Под действием внешних нагрузок в сечениях стрелы возникает сложное напряженное состояние, обусловленное наличием нормальных напряжений растяжения (сжатия) и касательных напряжений сдвига. Первые возникают в результате действия осевых нагрузок и изгибающих моментов, а вторые - в результате действия поперечных сил.