Расчеты - 2 (53стр.) (1220928), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

(59)

(60)

где - усилие гидроцилиндра подъема стрелы в положении манипулятора II';

- угол между линией действия усилия и осью Y (вертикалью).

Рассматривая сумму сил по оси Y (вертикали), получаем формулу для определения вертикальной составляющей реакции в шарнире В:

(61)

Рассматривая сумму сил по оси X (горизонтали), получаем формулу для определения горизонтальной составляющей реакции в шарнире В:

(62)

Тогда реакция в шарнире В определяется по формуле:

(63)

Исходные данные и результаты расчетов представлены в таблице 20.

Таблица 20 – Расчет реакции в шарнире В (II')

Примечание: Угол для данного положения манипулятора рассчитан исходя из экспериментально найденных расстояний между осями рассматриваемых шарниров, с применением для расчета теорем косинусов.

Расчетная схема для определения реакции в шарнире В при положении манипулятора I' приведена на рисунке 36.

.

Рисунок 36 – Расчетная схема

Реакции в шарнире М от усилия гидроцилиндра стрелы определяются по формулам:

(64)

(65)

Вертикальная и горизонтальная составляющие реакции в шарнире В определяются по формулам при расчете тех же реакций для положения II'. Результаты расчетов представлены в таблице 21.

Таблица 21 – Расчет реакции в шарнире В (I')

2.3.4 Расчет шарнирных узлов

2.3.4.1 Расчет шатуна на прочность

Шатун работает на растяжение сжатия. Сила, действующая вдоль оси шатуна =384,05 кН (таблица 19).

Определяется напряжение растяжения-сжатия в сечении I-I и в сечении II-II, согласно рисунку 37.

Площадь сечения, м², определяется по формуле:

(66)

Момент инерции сечения относительно OX, м⁴, определяется по формуле:

(67)

Рисунок 37 – Геометрические параметры шатуна

Исходные геометрические данные и результаты расчетов сведены в таблицу 22.

Таблица 22 – Геометрические параметры шатуна

Параметр	, м	, м	, м	, м	, м	, м2	, м4
Значение	0,07	0,14	0,007	0,045	0,033	2,74 10-3	2,158 10-6

Коэффициент динамичности определяются по формуле:

(68)

где - масса манипулятора и груза, приведенная к конце рукояти, кг;

– скорость перемещения груза, м/с;

- максимальный вылет манипулятора, м;

- модуль упругости стали, н/м²;

- момент инерции сечения элементов манипулятора, м⁴;

- величина прогиба металлоконструкции в статике, м.

Приведенная к концу рукояти масса манипулятора и груза определяется по формуле:

(69)

где - масса i-ой части манипулятора, кг;

- расстояние i-й части манипулятора до конца рукояти, м;

- вылет манипулятора относительно сечения, м.

Таким образом:

(70)

Для положения II' (2.3.1.1) м; м;
кг.

Скорость перемещения груза есть скорость опускания рукояти, которая определяется по формуле:

(71)

где - скорость подъема рукояти, м/с,

(72)

где м – длина рукояти;

- угол поворота рукояти;

м – ход поршня гидроцилиндра рукояти;

- скорость движения поршня гидроцилиндра рукояти, м/с.

Скорость движения поршня определяется по формуле:

(73)

где - объемный КПД насоса;

м/с - расход рабочей жидкости;

м - диаметр поршня гидроцилиндра рукояти.

Величина прогиба металлоконструкции в статике определяется по формуле:

(74)

где м/с – ускорение свободного падения.

Результаты расчета скоростей и коэффициента динамичности представлены в таблице 23.

Таблица 23 – Расчет коэффициента динамичности сечения шатуна в положении II'

Напряжение растяжения-сжатия в сечении I-I определяется по формуле:

(75)

Допустимое напряжение для стали 16Г2АФ МПа.

Напряжение разрыва в сварных швах определяется по формуле:

(76)

где м – толщина соединяемых деталей;

- длина сварного шва, м.

Длина сварного шва для данной детали определяется по зависимости:

(77)

Напряжение разрыва в сварных швах с учетом коэффициента динамичности определяется по формуле:

(78)

Допускаемые напряжения основного металла в металлических строительных и крановых конструкциях определяются по формуле:

(79)

где - расчетное сопротивление разрушению для низколегированной стали;

- коэффициент условий работы;

МПа – напряжение разрыва, согласно /4/ для стали 16Г2АФ.

При переменных нагрузках расчетные напряжения умножают на коэффициент , который определяется по формуле:

(80)

где , , - коэффициенты;

- характеристика цикла.

Величина , МПа, определяется по формуле:

(81)

где кН – усилие в шатуне при , согласно формуле (54).

Таким образом , , .

Результаты расчетов действующих и допускаемых напряжений в сечениях I-I и II-II представлены в таблице 24.

Таблица 24 – Расчетные и допускаемые напряжения в сечениях I-I и II-II

Сравнивая допускаемые напряжения с расчетными, делается вывод о выполнении условия прочности, так как .

2.3.4.2 Расчет на прочность пальцев шарниров

В манипуляторе 13 шарнирных узлов. Их расположение и обозначение указано на рисунке 38.

Пальцы в манипуляторе рассчитываются на срез. Расчетная схема изображена на рисунке 39.

Вид поперечного сечения пальцев показан на рисунке 40.

Рисунок 38 – Схема расположения шарниров

Рисунок 39 – Расчетная схема для расчета пальцев

Рисунок 40 – Поперечное сечение пальцев

Площадь сечения пальцев определяется по формуле:

(82)

где - наружный диаметр пальца, м;

- внутренний диаметр пальца, м.

Напряжение среза определяется по формуле:

(83)

где - усилие в i-ом шарнире, кН;

- площадь сечения i-го шарнира, м².

Исходные данные и результаты расчетов представлены в таблице 25.

Таблица 25 – Расчет пальцев на срез

Расчетная схема для определения усилий в шарнирах 2-2 и 3-3 представлена на рисунке 41.

Характеристики

Список файлов ВКР