Диплом (1219842), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Установить шарнир рядом с валом не получится, так как шток гидроцилиндра будет подвержен загрязнению, засыпанию грунтом, и быстро выйдет из строя.
Для того чтобы максимально близко поставить шарнир к валу, потребуется приварить открылки к отвалу.
2.3 Определение толщины стружки
, (2.3)
где B -Длина отвала, B=3,64м; сила тяги трактора.
Номинальное тяговое усилие по сцеплению определяем по формуле:
, (2.4)
где φmax = 0,82 – максимальное значение коэффициента использования веса бульдозера по тяге;
- сцепной вес бульдозера,
=183875 Н;
,
Максимальное заглубление отвала и фрез 0,207 м.
2.4 Расчет параметров поддерживающих брусьев
Для упрощения производства поддерживающих брусьев, принимаются стандартные размеры толкающих брусьев на базе трактора Т-180. Это позволит не перенастраивать оборудование под новые значения.
Размер толкающего бруса бульдозера ДЗ-35.
Рисунок 2.2 Поддерживающий брус
Для литых деталей несущих конструкций на которой будет устанавливаться всё оборудование принимается сталь марки 20Л (Содержание углерода не более 0,22%) Плотность 7850 кг/ .
Размеры поддерживающего бруса 3,24 х0,26х0,22 м
Вес будет исходить из объема изделия
Вес брусьев:
, (2.5)
Где V- объем бруса, - плотность стали
V=3,24∙0,26∙0,22=0,185
Вес одного поддерживающего бруса
Так как бруса два, то общий вес поддерживающих брусьев будет равен
2909,6 кг
2.5 Расчет параметров фрезы
Для фрезы выбирается сталь Ст25 ( )
Диаметр фрезы определяется по следующей формуле
dф=(1,42)h, (2.6)
где h – глубина фрезерования, м.
В нашем случае глубина фрезерования равна толщине стружки.
dф=1,9 . 0,207=0,39 м
Принимаются дисковые трехсторонние фрезы 2240-0477 ГОСТ 3755-78
D=400мм, B=50мм, d=50мм, =140мм, z=20
Рисунок 2.3 – Фреза
Для вычисления веса потребуется найти рабочий объем фрезы.
Так как размер d – отверстие, то нужно отнять его от общего диаметра,
Тогда расчетный диаметр получится 350мм, отсюда радиус 175 мм.
Расчет объема вычисляется по принципу цилиндра.
, (2.7)
Где H=B=0,05= 5∙ м, R- радиус фрезы
Вес одной фрезы:
На валу устанавливается 10 фрез на расстоянии 348 мм. Это расстояние оптимально для данной конструкции, грунт прилипший на фрезах не будет мешать рыхлению , не будет скапливаться, забиваться между фрезами.
Вес всех фрез:
2.6 Расчет вала
Материал для вала принимается сталь 20ХГНР (Плотность 7800 кг/
Рабочая длина фрезерного вала равна длине отвала 3,64 м, но с учетом закрепления на брусьях принимается 3,68 м.
Диаметр расчетного сечения вала вычисляют по формуле, известной из курса сопротивления материалов: ]
d= (2.8)
где M – крутящий момент, действующий в расчетном сечении вала и численно равный передаваемому вращающему моменту, (MНмм), [τ]— допускаемое напряжение на кручение.
Для стали 20ХГНР ]=410МПа.
Крутящий момент M находится из курса сопротивления материалов.
Представим вал в виде балки на которую действуют силы:
Сосредоточенная нагрузка принимается из веса фрез =37,6 кг=0,37кН
Распределенная нагрузка - сопротивление грунта .
условное расстояние между фрезами 0,4м
2.6.1 Определение крутящего момента
Распределенная нагрузка заменяется равнодействующей:
Fq1 = q1 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq2 = q2 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН
Fq3 = q3 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq4 = q4 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq5 = q5 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq6 = q6 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq7 = q7 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq8 = q8 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Fq9 = q9 * 0.4 = 200 * 0.4 = 80кН.
Обозначаем опоры "A" и "B".
Укажем опорные реакции "VA" и "VB".
Составим уравнения равновесия: = 0;
= 0.
= + Fq1 * 0.2 + Fq2 * 0.6 + Fq3 * 1 + Fq4 * 1.4 + Fq5 * 1.8 + Fq6 * 2.2 + Fq7 * 2.6 + Fq8 * 3 + Fq9 * 3.4 + F1 * 0 + F2 * 0.4 + F3 * 0.8 + F4 * 1.2 + F5 * 1.6 + F6 * 2 + F7 * 2.4 + F8 * 2.8 + F9 * 3.2 + F10 * 3.6 - VB * 3.6 = 0
VB = ( + Fq1 * 0.2 + Fq2 * 0.6 + Fq3 * 1 + Fq4 * 1.4 + Fq5 * 1.8 + Fq6 * 2.2 + Fq7 * 2.6 + Fq8 * 3 + Fq9 * 3.4 + F1 * 0 + F2 * 0.4 + F3 * 0.8 + F4 * 1.2 + F5 * 1.6 + F6 * 2 + F7 * 2.4 + F8 * 2.8 + F9 * 3.2 + F10 * 3.6 ) / + 3.6 =
= ( + 80 * 0.2 + 80 * 0.6 + 80 * 1 + 80 * 1.4 + 80 * 1.8 + 80 * 2.2 + 80 * 2.6 + 80 * 3 + 80 * 3.4 + 0.37 * 0 + 0.37 * 0.4 + 0.37 * 0.8 + 0.37 * 1.2 + 0.37 * 1.6 + 0.37 * 2 + 0.37 * 2.4 + 0.37 * 2.8 + 0.37 * 3.2 + 0.37 * 3.6) / + 3.6 = 361.850 кН.
= - Fq1 * 3.4 - Fq2 * 3 - Fq3 * 2.6 - Fq4 * 2.2 - Fq5 * 1.8 - Fq6 * 1.4 - Fq7 * 1 - Fq8 * 0.6 - Fq9 * 0.2 - F1 * 3.6 - F2 * 3.2 - F3 * 2.8 - F4 * 2.4 - F5 * 2 - F6 * 1.6 - F7 * 1.2 - F8 * 0.8 - F9 * 0.4 + F10 * 0 + VA * 3.6 = 0,
VA = ( - Fq1 * 3.4 - Fq2 * 3 - Fq3 * 2.6 - Fq4 * 2.2 - Fq5 * 1.8 - Fq6 * 1.4 - Fq7 * 1 - Fq8 * 0.6 - Fq9 * 0.2 - F1 * 3.6 - F2 * 3.2 - F3 * 2.8 - F4 * 2.4 - F5 * 2 - F6 * 1.6 - F7 * 1.2 - F8 * 0.8 - F9 * 0.4 + F10 * 0 ) / - 3.6 =
= ( - 80 * 3.4 - 80 * 3 - 80 * 2.6 - 80 * 2.2 - 80 * 1.8 - 80 * 1.4 - 80 * 1 - 80 * 0.6 - 80 * 0.2 - 0.37 * 3.6 - 0.37 * 3.2 - 0.37 * 2.8 - 0.37 * 2.4 - 0.37 * 2 - 0.37 * 1.6 - 0.37 * 1.2 - 0.37 * 0.8 - 0.37 * 0.4 + 0.37 * 0) / - 3.6 = 361.850 кН.
Выполним проверку, используя уравнение Y = 0:
Y = VA + VB - Fq1 - Fq2 - Fq3 - Fq4 - Fq5 - Fq6 - Fq7 - Fq8 - Fq9 - F1 - F2 - F3 - F4 - F5 - F6 - F7 - F8 - F9 - F10 = 0
Y = + 361.85 + 361.85 - 80 - 80 - 80 - 80 - 80 - 80 - 80 - 80 - 80 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 - 0.37 = 0.00
Ответ: VA = 361.850 кН; VB = 361.850 кН.
Стром эпюру Qx. Определяем значения поперечных сил в характерных сечениях:
Q1 лев = 0
Q1 прав = + VA - F1 = + 361.85 - 0.37 = 361.480
Q2 лев = + VA - F1 - Fq1 = + 361.85 - 0.37 - 80 = 281.480
Q2 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 = 281.110
Q3 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = 201.110
Q3 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = 200.740
Q4 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = 120.740
Q4 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = 120.370
Q5 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = 40.370
Q5 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = 40.000
Q6 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = -40.000
Q6 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = -40.370
Q7 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = -120.370
Q7 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = -120.740
Q8 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = -200.740
Q8 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 - F8 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = -201.110
Q9 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 - F8 - Fq8 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = -281.110
Q9 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 - F8 - Fq8 - F9 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 = -281.480
Q10 лев = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 - F8 - Fq8 - F9 - Fq9 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 = -361.480
Q10 прав = + VA - F1 - Fq1 - F2 - Fq2 - F3 - Fq3 - F4 - Fq4 - F5 - Fq5 - F6 - Fq6 - F7 - Fq7 - F8 - Fq8 - F9 - Fq9 + VB - F10 = + 361.85 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 - 0.37 - 80 + 361.85 - 0.37 = 0
Эпюра Qx пересекает нулевую линию, определим расстояние от точки 9 до точки пересечения нулевой линии:
x0 = 0.4 * 40 / ( 40 + 40 ) = 0.20 м.
Стром эпюру Mx. Определяем изгибающие моменты в характерных точках:
M1 = 0
M2 = + VA * 0.4 - F1 * 0.4 - Fq1 * 0.2 = + 361.85 * 0.4 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 128.592
M3 = + VA * 0.8 - F1 * 0.8 - Fq1 * 0.6 - F2 * 0.4 - Fq2 * 0.2 = + 361.85 * 0.8 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 225.036
M4 = + VA * 1.2 - F1 * 1.2 - Fq1 * 1 - F2 * 0.8 - Fq2 * 0.6 - F3 * 0.4 - Fq3 * 0.2 = + 361.85 * 1.2 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 289.332
M5 = + VA * 1.6 - F1 * 1.6 - Fq1 * 1.4 - F2 * 1.2 - Fq2 * 1 - F3 * 0.8 - Fq3 * 0.6 - F4 * 0.4 - Fq4 * 0.2 = + 361.85 * 1.6 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 321.480
M6 = + VA * 2 - F1 * 2 - Fq1 * 1.8 - F2 * 1.6 - Fq2 * 1.4 - F3 * 1.2 - Fq3 * 1 - F4 * 0.8 - Fq4 * 0.6 - F5 * 0.4 - Fq5 * 0.2 = + 361.85 * 2 - 0.37 * 2 - 80 * 1.8 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 321.480
M7 = + VA * 2.4 - F1 * 2.4 - Fq1 * 2.2 - F2 * 2 - Fq2 * 1.8 - F3 * 1.6 - Fq3 * 1.4 - F4 * 1.2 - Fq4 * 1 - F5 * 0.8 - Fq5 * 0.6 - F6 * 0.4 - Fq6 * 0.2 = + 361.85 * 2.4 - 0.37 * 2.4 - 80 * 2.2 - 0.37 * 2 - 80 * 1.8 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 289.332
M8 = + VA * 2.8 - F1 * 2.8 - Fq1 * 2.6 - F2 * 2.4 - Fq2 * 2.2 - F3 * 2 - Fq3 * 1.8 - F4 * 1.6 - Fq4 * 1.4 - F5 * 1.2 - Fq5 * 1 - F6 * 0.8 - Fq6 * 0.6 - F7 * 0.4 - Fq7 * 0.2 = + 361.85 * 2.8 - 0.37 * 2.8 - 80 * 2.6 - 0.37 * 2.4 - 80 * 2.2 - 0.37 * 2 - 80 * 1.8 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 225.036
M9 = + VA * 3.2 - F1 * 3.2 - Fq1 * 3 - F2 * 2.8 - Fq2 * 2.6 - F3 * 2.4 - Fq3 * 2.2 - F4 * 2 - Fq4 * 1.8 - F5 * 1.6 - Fq5 * 1.4 - F6 * 1.2 - Fq6 * 1 - F7 * 0.8 - Fq7 * 0.6 - F8 * 0.4 - Fq8 * 0.2 = + 361.85 * 3.2 - 0.37 * 3.2 - 80 * 3 - 0.37 * 2.8 - 80 * 2.6 - 0.37 * 2.4 - 80 * 2.2 - 0.37 * 2 - 80 * 1.8 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 128.592
M10 = + VA * 3.6 - F1 * 3.6 - Fq1 * 3.4 - F2 * 3.2 - Fq2 * 3 - F3 * 2.8 - Fq3 * 2.6 - F4 * 2.4 - Fq4 * 2.2 - F5 * 2 - Fq5 * 1.8 - F6 * 1.6 - Fq6 * 1.4 - F7 * 1.2 - Fq7 * 1 - F8 * 0.8 - Fq8 * 0.6 - F9 * 0.4 - Fq9 * 0.2 = + 361.85 * 3.6 - 0.37 * 3.6 - 80 * 3.4 - 0.37 * 3.2 - 80 * 3 - 0.37 * 2.8 - 80 * 2.6 - 0.37 * 2.4 - 80 * 2.2 - 0.37 * 2 - 80 * 1.8 - 0.37 * 1.6 - 80 * 1.4 - 0.37 * 1.2 - 80 * 1 - 0.37 * 0.8 - 80 * 0.6 - 0.37 * 0.4 - 80 * 0.2 = 0