Бирюк СЛ (1218749), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Координаты Н (м) и l (м) центра тяжести современных автогрейдеров приблизительно определяют из соотношений:

(2.40)

(2.41)

где r_с – статический радиус колеса, r_с = 0,93 r_к = 0,93 ^. 0,6 = 0,56м

Рисунок 2.8 - Схема сил, действующих на автогрейдер в первом расчётном положении.

В центре тяжести автогрейдера помимо его веса сосредотачивается равнодействующая инерционных сил:

(2.42)

где К_д = 1,5 – коэффициент динамичности

θ_max = 0,85 – максимальный коэффициент использования сцепного веса машины;

G₂ = 182,66кН – сила тяжести автогрейдера, приходящейся на задний мост;

В точке О, которой обозначен конец режущей кромки ножа отвала, сосредотачиваются усилия Р_х, Р_y и Р_z, возникающие в результате сопротивления грунта резанию.

В точках О^’₂ и О^’’₂, соответствующих проекциям середин балансиров на опорную поверхность, действуют вертикальные реакции задних правых и левых колёс Z_2п и Z_2л, свободные силы тяги X_2п и X_2л и боковые реакции Y_2п и Y_2л.

Боковые реакции

Y_2п = Y_2л = 0,5Gsinλ = 0.5 ^. 260,69^.sin∙16° = 36.02 кН (2.43)

В точке О₃, в которой передний мост касается кювета, возникает боковая реакция Y₁.

Составим систему уравнений равновесия:

∑X = 0: X_2п + X_2л + Р_и – Р_x = 0;

∑Y = 0: Y_2п + Y_2л- G sinλ – P_y + Y₁ = 0;

∑Z = 0: Z_2п + Z_2л – Gcosλ + P_z = 0;

∑М_x = 0: Gcosλ b/2 - Z_2п b - G sinλH = 0;

∑М_y = 0: P_z L₁ – Gcosλl – P_иН = 0;

∑М_z = 0: (Y_2п + Y_2л)L₁ + X_2л b + P_и b/2 + G sinλ(L₁-l) – Y₁(L – L₁) = 0;

Определим неизвестные силы и реакции Р_x, P_z, Z_2п и Z_2л из уравнений равновесия, используя систему уравнений:

(2.44)

(2.45)

(2.46)

(2.47)

Силы тяги правого и левого задних колёс могут быть выражены через вертикальные реакции:

X_2п = Z_2п Θ_max = 28,52 ^. 0,85= 24,24 кН (2.48)

X_2л = Z_2л Θ_max = 87,23 ^. 0,85 = 74,14 кН (2.49)

Зная X_2п и X_2л:

Р_y= Y_2п + Y_2л- Gsinλ + Y₁ = 36,02 + 36,02 – 260,69sin16° + 148,2= 148,38 кН

Далее необходимо найти усилия, действующие в т. О₄ – шаровом шарнире тяговой рамы, служащем опорой для правой части основной рамы. Левой частью основная рама двумя точками, соответствующими точкамО^’₂ и О^’’₂, опирается на задний мост, а средней частью – на систему подвески тяговой рамы.

Считая детали подвески тяговой рамы расположенными в одной плоскости Q (рисунок 2.9), можно рассматривать пересечение этой плоскости с основной рамой как место заделки последней, являющееся опасным расчётным сечением. Для упрощения расчёта принимают, что тяги подвески находятся в вертикальной плоскости Q’, хотя в действительности плоскость Q, в которой они расположены, наклонена к вертикали под небольшим углом ά. Принятое допущение несколько увеличит получаемые значения усилий Z_4, Y₄, X₄ действующих на шаровой шарнир и , следовательно, приведёт к увеличению запаса надёжности.

Из уравнений моментов, составленных относительно осей y’ и z’, лежащих в плоскости Q’, проходящей через точку О₄ и перпендикулярной к оси О’₄ О₄, находим усилия Z₄ и Y₄

Рисунок 2.9 - Схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы в первом расчётном положении

(2.50)

(2.51)

Усилие Х₄ находим из уравнения ∑X = 0, откуда Х₄ = Р_Х = 199,18 кН.

Определив все силовые факторы основной рамы в первом расчетном положении, можно посчитать возникающие в ней напряжения.

На рисунке 2.10 показана схема нагружения основной рамы в расчетном положении. Пользуясь этой схемой, определяем изгибающие моменты, действующие в опасном сечении I-I.

Рисунок 2.10 - Схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении

Слева от сечения I-I (со стороны моста):

(2.52)

(2.53)

(2.54)

(2.55)

Справа от сечения I-I (со стороны переднего моста):

(2.56)

(2.57)

(2.58)

(2.59)

Необходимо выбрать поперечное сечение и определить его геометрические характеристики – моменты сопротивления и площадь поперечного сечения (рисунок 2.11).

Также следует выбрать материал и найти допускаемое напряжение. Допускаемое напряжение равно отношению предельного напряжения к коэффициенту запаса, равному 1,1…1,5

Выбираем нестандартный профиль бруса с размерами поперечного сечения b₁=160мм, b₂=180мм, h₁=200мм, h₂=240мм.

Площадь и моменты инерции прямоугольного поперечного сечения определяют:

Рисунок 2.11 - Поперечное сечение рамы

(2.60)

(2.61)

(2.62)

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

(2.63)

где ά₁ и ά₂ – коэффициенты, зависящие от отношения сторон прямоугольного сечения.

Выбирается материал – сталь 40Х с σ = 650МПа и рассчитывается допускаемое напряжение:

[σ] = σ_пр/К₃, [σ] = 650/1,2 = 541,7 МПа (2.64)

Зная геометрические размеры сечения и его форму, можно посчитать возникающие в нём максимальные напряжения σ:

(2.65)

где σ_сум – суммарное напряжение от изгиба и растяжения-сжатия

τ – напряжение от кручения

(2.66)

где М_и^в, М_и^г – суммарные изгибающие моменты в вертикальной игоризонтальной плоскостях;

Р – сжимающее усилие, кН;

М_кр – суммарный крутящий момент, действующий на расчётноеположение;

W_y, W_z, W_p, F – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению иплощадь этого сечения

Возникающие в опасном сечении I-I основной рамы напряжения от воздействия на него силовых факторов, действующих слева и справа от сечения, подсчитывают раздельно и принимают в расчёт наибольшее.

Для сечения I-I (со стороны заднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны заднего моста:

Для сечения I-I (со стороны переднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны переднего моста:

Максимальные напряжения со стороны переднего моста, и со стороны заднего моста превышают допускаемое напряжение,

Для выполнения условий прочности увеличивают толщину стенки поперечного сечения или меняют материал на более прочный и в результате принимаем b₁=140мм, b₂=200мм, h₁=200мм, h₂=260мм.

2.3.2 Расчёт тяговой рамы

При расчёте тяговой рамы для расчётного положения принимается, что на неё действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации. При этом сочетание возможных нагрузок выбирается таким, чтобы тяговая рама находилась в наиболее благоприятных условиях. Такие условия возникают, если нож отвала автогрейдера в процессе резания встречает поверхностный слой более плотного грунта или под плотным слоем оказывается более рыхлый.

Рисунок 2.12 - Схема к определению нагрузок при резании грунта

При этом реакция грунта Z на площадку затупления ножа О оказывается меньше, чем составляющая Р_в от силы Р, действующей по нормали к ножу (рисунок 2.12). В силу этого суммарная сила Р’_z действует вниз, вызывая самозатягивание отвала в грунт. Ведущие колёса автогрейдера находятся на пределе полного буксования.

Схема нагружения автогрейдера при расчёте тяговой рамы показана на рисунке 2.13. На конце режущей кромки О ножа отвала действуют усилия Р_x, Р_y, Р_z. Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на прочность тяговой рамы оказывают усилия Р_x и Р_z. Поэтому рассматриваем случай, когда автогрейдер находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные усилия достигают максимальных величин. В условных точках О’₂ и О’’₂ задних мостов действуют вертикальные реакции Z_2п и Z_2л и силы тяги X_2п и X_2л. Кроме того, на задних мостах за счёт упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y₂ (на создание её усилий сцепление не расходуется). Передним мостом воспринимается боковая реакция Y₁ по пределу сцепления. В точках О’₁ и О’’₁ действуют реакции Z_1п и Z_1л в центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса G и равнодействующая инерционных сил Р_и подсчитываемая по формуле:

(2.67)

где К_Д = 1,5 – коэффициент динамичности, принимаемый для данного расчётного положения

Θ_max = 0,85 –максимальный коэффициент использования сцепного веса

G₂ = 182,66 кН – сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на задний мост.

Рисунок 2.13 - Схема сил для расчёта тяговой рамы

Составляя уравнения равновесия, получаем выражение для определения неизвестных сил:

∑X = 0: (2.68)

после подстановки значения Р_х получаем:

Реакцию Z_2л находим из уравнения:

(2.69)

Реакцию Z_2п находим из уравнения:

(2.70)

Значение Y₁ подсчитываем по выражению:

(2.71)

где φ_мах - максимальный коэффициент бокового сдвига

(2.72)

f = 0,05 – коэффициент сопротивления перекатыванию

Значение Y₂ подсчитываем по выражению:

(2.73)

Остальные реакции колёс находим из уравнений:

(2.74)

(2.75)

Боковую реакцию грунта находим из уравнения

∑Y = 0: Y₂ + P_y – Y₁ = 0 (2.76)

P_y = Y₁ - Y₂ = 71,28 – 24,86 = 46,42кН

Усилия в шаровом шарнире О₄ определяем с помощью схемы на рис.12:

Рисунок 2.14 - Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

Характеристики

Список файлов ВКР