147584 (Скрепер), страница 8

Напруги і коефіцієнти запасу міцності в перетинах кронштейна арки-хобота.

	перетини	Розрахункові положення
		1	2	3	4
Напруження, кН,см2	А-А	6,3	4,7	5,9	6,5
	Б-Б	4,2	3,2	4	2,48
	В-В	9,9	8,5	9,4	7,5
	Г-Г	8	6,3	7,85	7,6
	Д-Д	12	10,9	11,3	7,4
Коефіцієнт запаса міцності	А-А	4,4	5,95	4,7	4,3
	Б-Б	6,7	8,75	7	11,3
	В-В	2,82	3,3	2,98	3,7
	Г-Г	3,5	4,4	3,7	3,68
	Д-Д	2,3	2,57	2,47	3,78

З аналізу таблиці 4.10. укладаємо, що максимальні напруги виникають в перетині Д-Д при розрахунковому положенні 1, коефіцієнт запасу міцності при цьому складає 2,3, що допустиме.

Якщо ж замінити матеріал кронштейна на Cт 25Л, у якої σ=24 кН/см2, то коефіцієнт запасу міцності складе:

К=24/12=2, що допустиме.

5. Розрахунок на міцність тягової рами самохідного скрепера ДЗ-87

5.1 Визначення навантажень в перетинах тягової рами скрепера

На тягову раму скрепера діють зусилля NE, QE, в упряжних шарнірах, зусилля S/2 з боку гідроциліндрів приводу ковша (рис 5.1.) Крім того, на тягову раму діють реакції в місцях кріплення з боку арки-хобота. У справжньому розрахунку ці реакції не визначені з причини відсутності інженерної методики їх розрахунку. Тому силові чинники визначені тільки для перетинів, де відсутні кріплення з аркою-хоботом. Визначаємо згинаючі моменти від сил, перпендикулярних площині тягової рами (Мх)_, від сил, паралельних площині тягової рами (Му)_, а також моменти, що крутять.

5.1.1. На тягу тягової рами діють тільки згинаючий момент від сил QE, перпендикулярної площини тягової рами, інші силові чинники відсутні.

Мх= QE d4,

де d4 - відстань від упряжного шарніра до місця кріплення тяги з трубою тягової рами, мм d4=2500 мм.

5.1.2 Силові чинники в перетині 8-8 труби

Мх= Му=0;

Мкр= QE d3,

де d₃=2660 мм, - відстань від упряжного шарніра до осі труби тягової рами.

5.1.3 Силовиє чинники в перетині 10-10 труби

де d₆=210 мм, d₇=240 мм – відстань між центрами труби тягової рами і

шарніра кріплення на ній гідроциліндра при вода

ковша, вимірювання перпендикулярне і паралельно

площини тягової рами.

α₀, α₁ - кути нахилу осі гідроциліндра приводу ковша до вертикалі і від

тягової рами до горизонталі (см. П. 3.1.1.5.);

В₁=2710 мм, В₂=2380 мм – відстань між осями тяги тягової рами і

між осями гідроциліндрів приводу ковша.

5.1.4. Силові чинники в сесенії 12-12 труби.

де В₃=500 мм (см. Рис. 5.1.)

Рис. 5.1. Схема сил, діючих на тяговій рамі

5.1.5 Максимальний згинаючий момент в небезпечному перетині тяги тяговй рами

Мmax=Q_max∙d₄

де Qmax=48,6 кН – максимальне значення зусиль QE з розрахункових

положень, представлених в таблиці 3.1.

Знаходимо з цієї таблиці значення подовжньої осі тяги зусилля, відповідного Qmax:

N_E=1,11 кH

М_max=48,6∙2500=121,5 кHм.

5.2. Геометричні харакрерістіки небезпечного перетину тяги тягової рами

Рис. 5.2. Небезпечний перетин тяги тягової рами

Площа перетину: F=2•8,4•0,8+2,36•0,8=71 cм². Момент інерції перетину:

Момент опору перетину вигину:

W=2•J/36=2•9727/36=540 см³.

5.3 Напруга в небезпечному перетині тяги тягової рами

Тяга тягової рами виготовлена із сталі марки 09Г2, межа текучості якої рівна σ_Т=31000 Н/см2.

Тобто тяга тягової рами має запас міцності:

К=σ_Т/σ=1,38.

Розрахунки силових чинників в перетинах труби тягової рами вироблені по формулах п.5.1.2…5.1.4 для всіх розрахункових положень.

Початкові дані для розрахунку приймаємо з таблиці 3.1. З причини однотипності розрахунків обмежимося ліш розрахунком для положення 1. З таблиці 3.1 знаходимо S=43,83 кН; QЕ=40,46 кН; NE=67,9 кН.

5.3.1 Силові чинники в перетині 8-8 труби тягової рами

М_х=М_у=0;

5.3.3 Силові чинники в перетині 12-12 труби тягової рами

5.3.4 Знаходимо приведені моменти для всіх перетинів труби по формулі

перетин – 8-8;

перетин – 10-10.

З рис.5.2 видно, що епюра моменту, що крутить, в сечені 10-10 зазнає стрибок, тому для перетину 10-10 визначаємо 2 значення приведеного моменту.

Аналогічно розраховуємо силові чинники для перетинів труби тягової рами при інших розрахункових положеннях. Результати розрахунку зведені в таблицю 5.1. З таблиці 5.1 вибираємо максимальне значення приведеного моменту: Мпр=130,4 кНм, яке є в перетині 12-12 при розрахунковому положенні 1.

5.4 Геометричні характеристики небезпечного перетину труби тягової рами

де d=32,5 см – зовнішній діаметр труби;

S=0,8 см – товщина стінки труби.

Таблиця 5.1

Моменти в перетинах труби тягової рами.

Розрахункове положення	1	2	3	4
Мкр8	107,6	0,58	17,8	129,3
Мх10	6,67	0,04	1,1	8
Му10	11,2	5,7	5,4	0,18
Мкр10	105,5	4,52	16	113,7
Мх12	20,5	19,9	-1,7	-24,2
Му12	73,9	39,3	35,5	-4,7
Мкр12	105,5	4,52	16	113,7
Мпр8	107,6	0,58	17,8	129,3
М’пр10	106,3	5,73	16,9	113,9
M”пр10	108,4	7,3	18,6	129,5
Мпр12	130,4	44,28	38,9	116,3

Момент опору труби вигину

W=2J/d=2•10014/32,5=616 см³.

5.5 Приведені напруги в небезпечному перетині труби тягової рами

σ=Μ_οπ/W=130,4•102/616=21,16 кН/см2.

Напруга матеріалу туби, що допускається, складає σ=21,6 кН/см2. Таким чином, труба тягової рами має запас міцності:

К=σ_р/σ=21,6/21,16=1,02.

5.6 Розрахунок на міцність проушини тяги тягової рами

5.5.1 З таблиці 3.1 знаходимо максимальне значення зусилля на упряжному шарнірі

REmax=79 кН, що відповідає 1 розрахунковому положенню.

5.6.2 Тиск у внутрішній поверхні проушини

де В=5 см – ширина проушини;

r=4,5 см – внутрішній радіус проушини,

5.6.3 Еквівалентна напруга в проушине

де R=7 см – зовнішній радіус проушини.

Проушина виготовлена з відливання 25Л-I меж текучості якої σ_Т=24000 Н/см², таким чином коеффіциентзапаса міцності складає:

К=σ_Т/σ=24000/5982=4.

5.7 Розрахунок на міцність пальця упряжного шарніра

Дотична напруга на пальці:

τ=RE_max/πr²=79000/3,14•3,52=2053,8 Н/см².

Палець виготовляється із сталі 45Б, межа текучості якої на зрушення 18000 Н/см2.

Таким чином, коефіцієнт запасу міцності складає:

6. Розрахунок передньої заслінки ковша скрепера

6.1 Зусилля, діючі на заслінку

Приймаємо, що найбільше зусилля відкриття заслінки виникають, коли ківш завантажений з шапкою. При відкритті заслонки необхідно подолати тиск грунту знаходиться під заслінкою, тертя грунту об грунт, вагу заслінки.

6.1.1 Визначимо силу тяжіння грунту знаходиться під заслінкою