Исследование параметров телескопических стрел самоходных кранов (1221411), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Изгибающие моменты из плоскости качания стрелыMY ,крутящий моментM КРи сжи-мающая сила невелики, так как основными рабочими нагрузками стрелы являются весовые и технологические усилия в вертикальной плоскости. Поэтомупроверочный расчет, имеющий целью установить имеющие недостатки имеющейся конструкции и оценить ее напряжения и деформации от основныхнагрузок, производится с учетом только двух силовых факторов – изгибающего моментаMZот статических нагрузок и деформационной добавки M ZД отдействия сжимающей силы, для которой прогиб стрелы является эксцентриситетом.Деформация стрелы определяется только от изгибающих моментов безучета влияния перерезывающей силы, что вполне оправдано, поскольку учетвлияния перерезывающей силы приводит, как известно, к увеличению прогибаЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата33на несколько процентов. Углы поворота поперечных сечений стрелы считаются пренебрежимо малыми, в результате чего прогибы стрелы определяются,исходя из общеизвестных положений сопротивления материалов.2.3.2 Определение упругих деформаций стрелыВ плоскости качания стрелы представляет собой двухопорную балку сразвитой консольной частью. При заданных геометрических параметрахстрелы нормальные изгибные напряжения зависят от внешних нагрузок (рисунок 2.3) и деформаций, вызванных этими нагрузками. На рисунке 2.4 а, показана первоначальная эпюра изгибающих моментов M ZH , действующих настрелу в плоскости качания. Расчетное значение этих моментов для первой(корневой), второй, третьей и четвертой секций обозначены соответственно1, 2, 3. Стрела воспринимает также действие продольной сжимающейсилы N.ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата34lCxZZl1КZl2Кl3Кl1ПZGO1ZGP2J1Z , q1ZPQZl3ПZl2ПZGP3J2Z , q2ZZNQZZGO3GO2MКJ3Z , q3ZZMQMqZMOZMPZMZРисунок 2.3. Расчетная схема стрелы в плоскости качания.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата35ZZl1ПZl1КZl2Кl3КMZHHHMZ1HMZ2fZ1fZ2NfZ3а).MZ4MZ3б).Nв).ДMZ3MZ2ДMZ1ДДДMZ1M Z4 =0ДMZ2ДHMZ1MZ3MZ2MZ1г).HMZ4 =MZ4MZ3HMZ2HMZ3HMZ4Схема нагружения стрелы в недеформированном состоянии (а), прогибстрелы (б) и эпюры деформационного (в) и суммарного (г) моментов.Рисунок 2.4.
Схема нагружения стрелы.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата36Под действием моментов M ZH консольная часть стрелы прогнется (рисунок 2.4,б), вершины секций стрелы получат прогибы соответственно1 , 2 , 3 . В результате возникнет деформационный изгибающий момент отсилы N, плечом которой является прогиб стрелы. Эпюра деформационного момента показана на рисунке 2.4, в. Стрела теперь будет нагружена эпюрой изгибающих моментов (рисунок 2.4,г), состоящей из первоначальных изгибающих моментов и деформационной добавки. Действие на стрелу суммарногомомента M z, который численно больше первоначального M ZH , приведет кувеличению прогиба, что в свою очередь приведет к дальнейшему росту деформационного момента и т.д.Эпюра суммарного момента (рисунок 2.4,г) на участке стрелы, равнойдлине одной секции, незначительно отличается от прямолинейности. В целяхсущественного упрощения расчета без ущерба для точности получаемых результатов кривая M z может быть заменена ломанной с линейным законом изменения изгибающего момента в пределах одной секции (пунктирная линияна рисунке 2.4,г).
При этом значение M z на границах секций являются точными, а вышеприведенный подход дает решение «в запас».При расчете прогибов в плоскости качания телескопическую стрелу кранаможно представить как последовательность соединенных консольных статически определимых секций (балок). Опорами первой секции является коренной шарнир на раме базовой машины и шток гидроцилиндра. На конце консольной части первой секции длинойвторая секция длинойl2 Kl1K(рисунок 2.5,а) шарнирно закрепленаи т.д.Выше было показано, что эпюра расчетных значений изгибающих моментов, действующих на стрелу, может быть приведена к виду, показанному нарисунке 2.5,б.
В этом случае каждая отдельно взятая секция стрелы нагруженатак, как это показано на рисунке 2.5,в. И условия опирания, и условия нагружения секций аналогичны, поэтому расчетной схемой нагружения любой секции стрелы будет схема, приведенная на рисунке 2.6.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата37lCZа).l3nZZl2nZZl2Kl3KZl1nl1KMZб).XMZ4MZ3в).MZ2MZ3MZ2MZ1(l1K +l2K )tg1fZ1fZ21г).fZ3fC1XfC2fC3Расчетная схема стрелы при расчете деформаций в плоскости качания(а), эпюры изгибающих моментов, действующих на стрелу (б) и отдельныесекции (в) и схема расчету прогибов стрелы (г).Рисунок 2.5. Расчетная схема стрелы.ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата38fАВДСxZi+1ZiliI участокII участокMiMi+1Рисунок 2.6. К расчету прогибов отдельных секций стрелы.Используя данные положения можно определить отклонение от прямойлинии любой точки стрелы.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата392.4 Численная модель исследования поперечного сечения телескопической стрелыДля проверки правильности предложенной математической модели стрелового устройства, а также сравнение характеристик, коробчатого, гексагональногои овоидного сечения были разработаны численные 3D модели телескопическихстрел путем поочередного вычерчивания отдельных элементов и секции в целом, для возможности создания моделей МКЭ (при этом принято допущениео том, что катковые элементы опорных узлов, контактирующие со смежнымисекциями в виде неподвижно закрепленных бобышек).
В системе автоматизированного расчета и проектирования SolidWorks, которая в полном объеме учитывает требования государственных стандартов и правил, относящихся как коформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам.Рассмотрим разработку и процесс исследования каждой 3D модельстрелы методом конечных элементов отдельно.2.4.1 Численная модель исследования коробчатого профиляПосле определения размерных параметров коробчатого профиля, и вычерчивания каждой секции стрелы отдельно, разработана 3D модель телескопической стрелы, представленная рисунке 2.7.Рисунок 2.7.
Общий вид 3D модели коробчатого профиля.ЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата40Наконец после разработки, численной 3D модели телескопической стрелыбыл произведен расчет по следующей последовательности, важно отметить, чтодля сравнения в дальнейшем полученных характеристик коробчатого, гексагонального и овоидного профиля, параметры, использованные в решение заданыодинаковы. Поэтому:Принята расчетная схема: угол наклона стрелы к горизонту 30° и вылетравный 15 м;Заданы условия сопряжения элементов, их материал и внешние нагрузки.Рисунок 2.8.
Модель стрелы с указанием внешних нагрузок.В таблице 2.1 приведены физические свойства элементов стрелы.Таблица 2.1. Физические свойства элементов стрелы.Имя и ссылкиРассматривается какОбъемные свойстваТвердое телоМасса:705.999 kgОбъем:0.089367 m^3Плотность:7900 kg/m^3Масса:6918.79 NЛистИзм. Лист№ докум.ПодпсьДата41Продолжение таблицы 2.1Твердое телоТвердое телоМасса:555.513 kgОбъем:0.0703181 m^3Плотность:7900 kg/m^3Масса:5444.03 NМасса:339.782 kgОбъем:0.0430104 m^3Плотность:7900 kg/m^3Масса:3329.87 NЗаданы условия статического исследования (таблица 2.2)Таблица 2.2. Условия статического исследования.Имя исследованияТип анализаТип сеткиТепловой эффект:Термический параметрТемпература при нулевомнапряженииТип решающей программыВлияние нагрузок на собственныечастоты:Мягкая пружина:Инерционная разгрузка:Несовместимые параметры связиБольшие перемещенияВычислить силы свободных телТрениеИспользовать адаптивный метод:Папка результатовСтатикаСтатический анализСетка на твердом телеВклВключить тепловые нагрузки298 KelvinАвтоВклВыклВыклАвтоАвтоВклВыклВыклДокумент SOLIDWORKS (E:\Расчет солид new\Коробчатое)ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата42Заданы свойства материала (таблица 2.3).Таблица 2.3. Свойства материалаСсылка на модельСвойстваИмя:Тип модели:Weldox 700ЛинейныйУпругийИзотропныйНеизвестноКритерийпрочности поумолчанию:Пределтекучести:Пределпрочности прирастяжении:Модульупругости:КоэффициентПуассона:Массоваяплотность:Модуль сдвига:Коэффициенттепловогорасширения:7e+008 N/m^27.8e+008 N/m^22.1e+011 N/m^20.277900 kg/m^37.9e+010 N/m^21.3e-005 /KelvinИнформация о креплениях приведена в таблице 2.4.Таблица 2.4. Информация о креплениях.ИзображениеИмя креплениякрепленияДанные крепленияОбъекты:Тип:Зафиксированный шарнир-23 граниЗафиксированный шарнирРезультирующие силыКомпонентыXYZСила реакции(N)-9.20363137.5-63.0938Результирующая63137.5ЛистИзм.
Лист№ докум.ПодпсьДата43Реактивный момент(N.m)0000Информация о заданных нагрузках приведена в таблице 2.5.Таблица 2.5. Информация о заданных нагрузках.ИмянагрузкиЗагрузить изображениеЗагрузить данныеСправочный:СверхуЗначение:-9.81Единицы измерения: SIСила тяжести-1Объекты:Справочный:Тип:Значения:Сила-14 граниГрань 1Приложить силу11500 NИнформация о контактах приведена в таблице 2.6.Таблица 2.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
