Повышение эффективности работы автогрейдера в условиях ООО ДальЖелДор-Логистик (1225337), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

∑Y = 0: Y2п + Y2л - G·sinλ – Py + Y1 = 0;

∑Z = 0: Z2п + Z2л – G·cosλ + Pz = 0;

∑Мx = 0: G·cosλ b/2 - Z2п b - G sinλH = 0;

∑Мy = 0: Pz·L1 – G·cosλl – Pи·Н = 0; (2.17)

∑Мz = 0: (Y2п + Y2л) ·L1 + X2л·b + Pи·b/2 + G·sinλ· (L1-l) – Y1· (L – L1) = 0;

Определим неизвестные силы и реакции Рx, Pz, Z2п и Z2л из уравнений равновесия, используя систему уравнений:

(2.19)

(2.20)

Z2п =G cosλ –Z2л –Pz (2.21)

Z2п =105,3·cos16 – 35,2 – 43,8 = 22,2 кН

Рх = θmах (Z2п + Z2л)+ Pz (2.22)

Рх = 0,85 (22,2 + 35,2)+43,8 = 92,6 кН

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

X2п = Z2п ·Θmax (2.23)

X2п =22,2·0,85= 18,9 кН

X2л = Z2л ·Θmax (2.24)

X2л = 35,2·0,85 = 29,9 кН

Зная X2п и X2л:

(2.25)

=137,6 кН

Рy = Y2п + Y2л - G sinλ + Y1 (2.26)

Рy = 14,5 + 14,5 – 105,3sin16° + 137,6 = 137,6кН

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 точкам О’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 2.2), 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 Z4, 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 2.2 - Схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы в первом расчётном положении

(2.27)

(2.28)

Усилие Х4 находим из уравнения ∑X = 0, откуда Х4 = Р4 = 92,6 кН.

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

На рисунке 2.3 показана схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении. Пользуясь этой схемой, определяем изгибающие моменты, действующие в опасном сечении I-I.

Рисунок 2.3 - Схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении

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

(2.29)

(2.30)

(2.31)

(2.32)

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

(2.33)

(2.34)

(2.35)

Необходимо выбрать поперечное сечение и определить его геометрические характеристики – моменты сопротивления и площадь поперечного сечения (Рисунок 2.4).

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 2.4 - Поперечное сечение

(2.36)

(2.37)

(2.38)

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

(2.39)

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

Выбираю материал – сталь 40Х с σ = 650МПа и рассчитываю допускаемое напряжение:

[σ] = σпр/К3, [σ] = 650/1,2 = 541,7 МПа

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

(2.40)

где σсум – суммарное напряжение от изгиба и растяжения-сжатия

τ – напряжение от кручения

(2.41)

(2.42)

где Мив, Миг – суммарные изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях; Р – сжимающее усилие, кН; Мкр – суммарный крутящий момент, действующий на расчётное положение; Wy, Wz, Wp, F – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению и площадь 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 при b1=160мм, b2=210мм, h1=200мм, h2=250мм получаем площадь и моменты инерции прямоугольного поперечного сечения:

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

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:

Условие выполняется, значит выбранное сечение удовлетворяет условиям прочности и может быть использовано в рабочем оборудовании.

Второе расчётное положение. Во втором расчётном положении на автогрейдер действуют случайные нагрузки, возникающие при встрече его с непреодолимым препятствием. Наиболее неблагоприятные условия при этом складываются, когда наезд на препятствие происходит краем выдвинутого в сторону отвала при движении автогрейдера по горизонтальной поверхности на максимальной рабочей скорости с малым пробуксовыванием ведущих колёс, что имеет место при работах по разравниванию и перемещению грунта.

При внезапной встрече конца отвала с жёстким препятствием происходит их соударение, что приводит к возникновению дополнительной динамической нагрузки на основную раму.

При расчёте на прочность рабочего оборудования принимают, что масса и жесткость препятствия во много раз превышает массу и жёсткость автогрейдера. Тогда дополнительную динамическую нагрузку на автогрейдер определяют только массой и жёсткостью последнего, а также скоростью столкновения и подсчитывают:

(2.43)

где v – скорость автогрейдера в момент встречи с препятствием; Gсц – вес автогрейдера с оборудованием, Gсц = 82468 Н; g – ускорение свободного падения;

С – суммарная жёсткость автогрейдера

(2.44)

где С1 = 120кНм – жесткость металлоконструкции автогрейдера, зависящая от величины сцепного веса; Нотв = 0,62м – высота отвала; Lотв = 3,72м – длина отвал;

С2 = 2·Сш = 2·45 = 90кН/м – суммарная жёсткость передних колёс.

На рисунке 2.5 показана схема сил, действующих на автогрейдер во втором расчётном положении. В центре тяжести сосредотачиваются сила веса автогрейдера и дополнительная динамическая нагрузка. В точке О контакта отвала с препятствием действуют усилия Рх и Ру, а Рz = 0, так как резание грунта не производится. В условных точках О2 и О3 действуют боковые усилия Y2 и Y1

Рисунок 2.5 - Схема сил, действующих на автогрейдер во втором расчётном положении

Возникающие вертикальные реакции на задний и передний мосты обозначены соответственно через Z2 и Z1. Эти реакции с учётом динамической нагрузки определяют из уравнений моментов, составляемых относительно точек О2 и О3:

(2.45)

(2.46)

где G1 и G2 – соответственно силы тяжести, приходящиеся на передний и задний мосты ( )

Размеры а1 = 0,5м; с’ = 0,87м; l1 = 2,6м; l2 = 3,2м; n’ = 0,9м снимаем с чертежа.

Остальные неизвестные силы определяем, составляя следующие уравнения равновесия:

(2.47)

∑X = 0: X2п + X2л + Ри – Рx = 0;

∑Y = 0: Y1 – Py – Y2 = 0;

Принимая X2п = X2л , Y1 = Z1Θmax получаем:

( 2.48)

Z2·Θmax + Ри – Рx = 0

Z1·Θmax - Y2 - Py = 0

Решая эти уравнения относительно неизвестных членов, находим

(2.49)

Py = Z1Θmax - Y2 (2.50)

Py = 41,1 . 0,85 – 7,7 = 27,2кН

Рx = Z2Θmax + Ри (2.51)

Рx = 64,2 . 0,85 + 34 = 87,9кН

X2п = X2л (2.52)

X2п = X2л

Y1 = Z1Θmax (2.53)

В момент внезапной встречи с жёстким препятствием ведущие колёса автогрейдера, начинают полностью пробуксовывать, развивая суммарную силу тяги Х2:

X2 = X2п + X2л (2.54)

X2 = 27,3 +27,3 = 54,6кН

Рисунок 2.6 - схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы во втором расчётном положении

Пользуясь приведённой на рисунке 2.6 для второго расчётного положения схемой сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы, определяем возникающие в этом шарнире усилия Х4, Y4, Z4:

Характеристики

Список файлов ВКР