125012 (690234), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

где ή_Т – КПД трансмиссииб V = 4 км/ч = 1,1м/с – скорость движения

Предельное значение тягового усилия по сцеплению с грунтом:

где G_сц = G ψ₁ = 105,3 ^. 0,75 = 79 кН – сцепной вес

φ_сц = 0,6 – коэффициент сцепления колёс с грунтом

Суммарное сопротивление копанию автогрейдером:

где W₁ – сопротивление грунта резанию,

где К = 15кПа – удельное сопротивление грунта резанию

F_ст - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта при резании полной длиной отвала,

F_ст = L_отвh = 3,72 ^. 0,16 = 0,6м²

W₂ – сопротивление перемещению призмы грунта

где μ₂ = 0,5 – коэффициент внутреннего трения грунта

G_пр = γ_грgV_пр = 1800 ^. 9,81 ^. 0,62 = 10948Н = 11кН

V_пр – объём призмы перед отвалом с учётом, что длины ножа погружены в грунт для резания

где К_р = 1,2 – коэффициент разрыхления грунта

h = 0,16м – толщина стружки

δ = 40° - угол естественного откоса грунта

W₃ - сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу:

где μ₁ =0,9 – коэффициент трения грунта по отвалу

ά = 50° - угол резания ножа

W₄ - сопротивление перемещению стружки грунта вдоль по отвалу:

W₅ – сопротивление перекатыванию колёс:

W₆ – сопротивление от преодоления подъёма

Сопротивление от сил инерции W₇ считают равными нулю, так как принимают, что движение автогрейдера происходит без ускорения и без переключения скоростей, т.е. при установленном движении. Тогда полное сопротивление:

Проверим, соблюдается ли условия ∑W =42,6 кН ≤ Т_н =61,6кН и ∑W = 42,6 кН ≤ Т_φ = 47,4 кН

При установке дополнительного отвала тяговая характеристика изменится:

где G_гр+отв – вес автогрейдера и дополнительного отвала (3468Н)

где

где G_пр = γ_грgV_пр = 1800 ^. 9,81 ^. 0,54 = 9535,3Н = 9,5кН

Проверим, соблюдается ли условия

∑W =49 кН ≤ Т_н =61,6кН и

∑W = 49 кН ≤ Т_φ = 49 кН

Условие соблюдается, значит, данный автогрейдер подходит для работ в выбранных условиях.

Расчёт на прочность оборудования автогрейдера

Расчёт основной рамы

Первое расчётное положение. В первом расчётном положении, соответствующем нагрузкам, возникающим в процессе нормальной эксплуатации автогрейдера, наиболее неблагоприятные условия возникают в конце зарезания, когда отвал режет грунт одним концом, опущннам настолько, что передний мост вывешен и упирается в край кювета, задние колёса буксуют на месте, работа производится на поперечном уклоне с углом λ = 16°.

В этих условиях основная рама оказывается максимально нагруженной нормальными нагрузками (рис.3). В центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса и равнодействующая сил инерции, которая раскладывается на состовляющие, так как автогрейдер работает на уклоне. Первая, равная G cosλ, действует перпендикулярно опорной поверхности, а вторая, G sinλ, - параллельно ей.

Координаты Н(м) и l(м) центра тяжести современных автогрейдеров приблизительно определяют из соотношений:

где r_с – статический радиус колеса, r_с = 0,93 r_к = 0,93 ^. 0,6 = 0,56м

Рис.3 Схема сил, действующих на автогрейдер в первом расчётном положении

В центре тяжести автогрейдера помимо его веса сосредотачивается равнодействующая инерционных сил

где К_д = 1,5 – коэффициент динамичности

θ_max = 0,85 – максимальный коэффициент использования сцепного веса машины

G₂ = 73,7кН – сила тяжести автогрейдера, приходящейся на задний мост

В точке О, которой обозначен конец режущей кромки ножа отвала, сосредотачиваются усилия Р_х, Р_y и Р_z, возникающие в результате сопротивления грунта резанию.

В точках О^’₂ и О^’’₂, соответствующих проекциям середин балансиров на опорную поверхность, действуют вертикальные реакции задних правых и левых колёс Z_2п и Z_2л, свободные силы тяги X_2п и X_2л и боковые реакции Y_2п и Y_2л

Боковые реакции

Y_2п = Y_2л = 0,5G sinλ = 0.5 ^. 105,3 ^. sin 16° = 14.5кН

В точке О₃, в которой передний мост касается кювета, возникает боковая реакция Y₁

Составим систему уравнений равновесия:

∑X = 0: X_2п + X_2л + Р_и – Р_x = 0;

∑Y = 0: Y_2п + Y_2л - G sinλ – P_y + Y₁ = 0;

∑Z = 0: Z_2п + Z_2л – Gcosλ + P_z = 0;

∑М_x = 0: Gcosλ b/2 - Z_2п b - G sinλH = 0;

∑М_y = 0: P_z L₁ – Gcosλl – P_и Н = 0;

∑М_z = 0: (Y_2п + Y_2л)L₁ + X_2л b + P_и b/2 + G sinλ(L₁-l) – Y₁(L – L₁) = 0;

Определим неизвестные силы и реакции Р_x, P_z, Z_2п и Z_2л из уравнений равновесия, используя систему уравнений:

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

X_2п = Z_2п Θ_max = 22,2^. 0,85= 18,9 кН

X_2л = Z_2л Θ_max = 35,2 ^. 0,85 = 29,9 кН

Зная X_2п и X_2л:

Р_y = Y_2п + Y_2л - G sinλ + Y₁ = 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 (рис.4), 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 Z_4, 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

Рис.4 Схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы в первом расчётном положении

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 рис.5 показана схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении. Пользуясь этой схемой, определяем изгибающие моменты, действующие в опасном сечении I-I.

Рис.5 Схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении

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

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

Необходимо выбрать поперечное сечение и определить его геометрические характеристики – моменты сопротивления и площадь поперечного сечения (Рис.6).

Также следует выбрать материал и наити 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:

Рис.6 Поперечное сечение

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

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

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

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

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

где σ_сум – суммарное напряжение от изгиба и растяжения-сжатия

τ – напряжение от кручения

где М_и^в, М_и^г – суммарные изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях, Р – сжимающее усилие, кН

М_кр – суммарный крутящий момент, действующий на расчётное положение

W_y, W_z, W_p, 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:

Характеристики

Список файлов курсовой работы