Астафьев АВ (1236015), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Момент сопротивления копанию равен:

, (2.30)

где - сопротивление копанию, выполняемому поворотом рукояти с ковшом относительно точки крепления рукояти к стреле.

Н∙м

Толщину стружки определяют из того положения, что при копании поворотом рукояти относительно шарнира крепления рукояти к стреле грунт срезается стружкой с постоянной толщиной:

, (2.31)

где - угол поворота рукояти при копании, в радианах ( .

Рисунок 2.7 – Расчетная схема для определения момента внешних

нагрузок, действующих на рабочее оборудование.

м

Момент от действия сил тяжести ковша с грунтом, рукояти и гидроцилиндра определяется:

[32]

где - вес ковша, Н;

- вес грунта в ковше, Н;

- вес рукояти, Н;

- вес гидроцилиндра ковша, Н;

- плечо действия веса рукояти, м.

Вес ковша может быть определен как:

, (2.33)

Н.

Вес грунта в ковше определяется:

(2.34)

где - объёмный вес разрабатываемого грунта ( ;

- коэффициент наполнения ковша ( );

– коэффициент разрыхления грунта ( ).

Н.

Вес рукояти определяется:

(2.35)

Н.

Плечо действия веса рукояти может быть ориентировочно определено:

(2.36)

Здесь - радиус кривошипа рукояти, м. ( ).

м.

Тогда, согласно формуле [2.32]:

Н∙м.

Принимая , определяется диаметр гидроцилиндра рукояти:

, (2.37)

мм.

В соответствии с ГОСТ 6540-68 принимается цилиндр диаметром 110 мм.

Исходя из принятого по нормали цилиндра, определяется фактическое значение радиуса кривошипа:

, (2.38)

м.

Для принятого цилиндра определяется полный ход штока :

, (2.39)

где - полный угол поворота рукояти ( ). Тогда:

м.

Принимается ход штока 1140 мм.

2.8 Расчёт гидромеханизма подъёма стрелы.

Внешним моментом сопротивления работе цилиндра стрелы будет являться момент от действия сил тяжести стрелы, рукояти, ковша с грунтом и гидроцилиндров рукояти и ковша. Неизвестным из этих параметров является только вес стрелы:

, (2.40)

где - в тоннах, а линейные размеры – в метрах.

Н

Рисунок 2.8 – Схема к расчету гидромеханизма подъёма стрелы.

Радиус кривошипа стрелы м при данном объёме ковша.

Исходя из рекомендуемых начального угла давления и радиуса кривошипа стрелы определяется диаметр гидроцилиндров стрелы (обычно их два):

, (2.41)

Согласно схеме, определяется :

Н∙м

Тогда по формуле (2.41)

мм.

В соответствии с ГОСТ 6540-68 принимаются цилиндры диаметром 50 мм.

Затем определяется окончательный радиус кривошипа стрелы:

, (2.42)

м.

2.9 Расчёт гидромеханизма поворота челюсти.

Для того, чтобы определить параметры цилиндров, поворачивающих челюсть, необходимо определить усилие, которое потребуется развить при подъеме и удержании груза. Условно принимаем это усилие равным усилию сопротивления копанию Р=47776 кН.

Составив уравнение моментов относительно точки крепления челюсти к ковшу, получаем усилие на цилиндре:

Поскольку цилиндра два, то 120845/2=60427 кН.

Тогда диаметр цилиндра:

_{Ход штока определяется конструктивно, исходя из угла поворота челюсти.}

2.10 Расчет механизма передвижения экскаватора.

Скорость передвижения гусеничного экскаватора назначается 2 км/ч. Максимальное потребное тяговое усилие определяется при прямолинейном движении на подъём:

(2.43)

где - сопротивление перемещению экскаватора;

– сопротивление движению на подъём;

– сопротивление преодолению сил инерции при трогании с места;

- сопротивление ветра;

- сопротивление трению внутри гусеницы.

Сопротивление перемещению экскаватора определяется:

(2.44)

где - коэффициент сопротивления движению ( );

- сила тяжести экскаватора;

- угол подъёма ( ).

кН.

Сопротивление движению на подъём определяется:

(2.45)

кН.

Сопротивление преодолению ветра:

(2.46)

где - площадь обдуваемого контура, м²;

– ветровой напор ( Н/м²).

кН.

Сопротивление преодолению сил инерции определяется:

(2.47)

где - скорость движения экскаватора, м/с;

– ускорение силы тяжести, м/с²;

- время разгона, с ( ).

кН.

Сопротивление трению внутри гусеницы определяется:

(2.48)

кН.

Таким образом, общее сопротивление:

кН.

Потребная мощность на привод механизма передвижения:

(2.49)

где - КПД механизма передвижения ( ).

кВт.

Для гусеничного ходового оборудования необходимое передаточное число трансмиссии:

(2.50)

где - частота вращения гидромотора, об/мин;

- частота вращения приводной звездочки, об/мин.

(2.51)

где - диаметр приводной звёздочки, м.

Тогда:

Ходовое оборудование должно иметь и тормозное устройство, которое в свою очередь должно обеспечивать тормозной момент:

(2.52)

В данном случае составляющую определяют:

92.53)

где - время торможения (для гусеничных машин с).

кН.

Н∙м.

2.11 Статический расчет экскаватора.

Расчет устойчивости производится в двух расчетных положениях.

Положение I. Отрыв ковша от грунта у бровки забора. Рабочее оборудование расположено поперек гусеницы, отрыв ковша от грунта происходит путем подъема.

Положение 1.

Рисунок 2.9 - Расчетная схема устойчивости экскаватора

Удерживающий момент относительно точки А

кН∙м (2.54)

Опрокидывающий момент относительно точки А

кН∙м

Коэффициент устойчивости

(2.55)

Условие устойчивости не соблюдается. Следовательно, необходимо снабдить данный экскаватор соответствующим противовесом.

Положение II. Выгрузка грунта на максимальном радиусе при работе на площадке с уклоном 12^о в сторону опрокидывания.

Положение 11.

Рисунок 2.10 - Расчетная схема устойчивости экскаватора

Удерживающий момент относительно точки А

кН∙м (2.56)

Опрокидывающий момент относительно точки А

кН∙м

Коэффициент устойчивости

(2.57)

Устойчивость не соблюдается, следовательно, необходимо эксплуатировать машину на ровных участках, а также увеличить массу противовеса.

2.12 Расчет металлоконструкций экскаватора на прочность.

Рассчитаем на прочность стрелу экскаватора в положении перед выгрузкой грунта (рис.)

(2.58)

(2.59)

кН

кН

Рисунок 2.11 - Расчетная схема стрелы на прочность

Участок 1–2

(2.60)

м

;

кН

Участок 2–3

(2.61)

м

кН

Участок 3–4

[2.62]

м

; кН

кН

Построим эпюру изгибающих моментов

Рисунок 2.12 - Эпюра изгибающих моментов

Рассчитаем прочность сечения около проушины рукояти (рисунок 2.13)

Рисунок 2.13 - Сечение рукояти

Момент инерции

(2.63)

Момент сопротивления

(2.64)

Напряжение в сечении

МПа (2.65)

В качестве материала для изготовления принимаем сталь 20 ХГСА с пределом текучести МПа и временным сопротивлением МПа

Предел усталости при изгибе

МПа (2.66)

Предельное напряжение

МПа (2.67)

Запас прочности

Допускаемое напряжение

МПа (2.68)

МПа

Сечение стрелы удовлетворяет условиям прочности

2.13 Определение производительности экскаватора

Техническую производительность определяют согласно зависимости:

(2.69)

где - ёмкость ковша, м³;

- коэффициент наполнения ковша ( ;

- коэффициент разрыхления грунта ( ;

- время рабочего цикла, с ( ).

м³/ч

Эксплуатационную производительность определяют за смену, месяц или год по формуле:

(2.70)

где - техническая производительность, м³/ч;

- длительность периода работы в смену, ч ( );

- коэффициент внутрисменного использования времени ( ).

м³/см.

3.Технология изготовления детали

3.1. Описание детали

Палец в конструкции рабочего оборудования экскаватора представляет собой элемент, на котором удерживается цилиндр подъема челюсти. Палец представляет собой тело вращения, имеющее несколько характерных поверхностей. Поверхность 1 имеет наименьшую величину шероховатости поверхности (3,2 мкм - R_a). На оси имеются фаски - поверхности 4, 5 и 8.

3.2. Выбор заготовки

Ось выполнена из конструкционной стали марки 40Х по ГОСТ 4543-71. Заготовка представляет собой круглый горячекатаный прокат по ГОСТ 4543-71.

Для выбора диаметра заготовки необходимо рассчитать припуск на обработку. Существует два метода расчёта припусков, расчётно-аналитический и опытно-статистический. Так как выбирать диаметр заготовки приходится из существующего сортамента, наиболее подходящим будет опытно-статистический метод. Припуск выбираем согласно рекомендациям. Он зависит от диаметра детали и её длины. Максимальный диаметр оси 75 мм, длина 288 мм. Общий припуск на обработку равен сумме припусков для черновой обработки и чистового точения Δd=2,5+0,9=3,4 мм.

Из сортамента выбираем подходящий прокат диаметром 78 мм. Припуск на подрезку одного торца, при диаметре заготовки равном 78 мм будет Δℓ =1,5 мм.

Тогда длина заготовки равна:

L_з = L_д + 2×Δℓ (3.1)

Характеристики

Список файлов ВКР