Расчет металлоконструкций строительных и дорожных машин

0

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НПИ) имени М.И. ПЛАТОВА»

Механический

АиТТК

23.05.01

ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА

НАПРАВЛЕНИЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: «Расчет металлоконструкций строительных и дорожных машин»

По дисциплине «Строительная механика и металлические конструкции наземных транспортно-технологических средств»

Выполнил студент 5курса, группы 158б                     ФокинВ.В.

Принял доцент, к.т.н. каф. АиТТК                           ЕрейскийА.В.

_______________________г

 

 

 

Г.Новочеркасск 2018г.

 

 

У Т В Е Р Ж Д А Ю                                          Зав. кафедрой АиТТК                                           Доцент, к.т.н.                  П.В. Сиротин

Южно-Российский государственный политехнический университет

(НПИ) им. М.И. Платова

Факультет механический

Кафедра Автомобили и транспортно-технологические комплексы

З   А Д А Н И Е

механика и строительно-

на курсовую работу по дисциплине «Строительная металлические конструкции подъемно-транспортных и дорожных машин» для студента 5 курса 158 б группы

  1. Тема работы: «Расчет металлоконструкций строительных и дорожных машин»
  2. Исходные данные и основные эксплуатационные требования:

Тип автогрейдера -Т Полная масса -  1935кг;

Ширина резания - 3500 мм;

Глубина резания - 500 мм;

База - 6100 мм.

Тип скрепера - прицепной;

Масса без тягача - 4425 кг;

Емкость ковша - 5 м3;

Ширина резания - 2430 мм;

Глубина резания - 150 мм.

______________ Ерейский А.В.

(подпись)                                            (фамилия и инициалы)

Руководитель работы доцент, к.т.н. каф. АиТТК__

_____________ Фокин В.В.

(подпись)                                         (фамилия и инициалы)

Задание к выполнению принял студент      _____

Дата выдачи задания «___ »______________2018г

СОДЕРЖАНИЕ

  1. Расчет тяговой рамы скрепера........................................................................................ 4
    • Расчет металлоконструкций скрепера на прочность........................................... 5
    • Алгоритм расчета тяговой рамы скрепера........................................................... 6
    • Определение сопротивления движению, возникающего при работе

скрепера................................................................................................................... 7

  • Расчет усилий в механизме подъема..................................................................... 10
  • Расчет тяговой рамы скрепера на прочность....................................................... 12
  1. Расчет основной рамы автогрейдера.................................................................................. 14
    • Описание конструкции основной рамы автогрейдера............................................ 16
    • Последовательность расчета основной рамы автогрейдера................................... 16
    • Расчет на прочность основной рамы автогрейдера................................................. 19
      • Расчет на прочность основной рамы автогрейдера для первого случая

нагружения....................................................................................................... 20

  • Расчет на прочность основной рамы автогрейдера для второго случая

нагружения....................................................................................................... 22

  • Проверка сечения на усталостную прочность.............................................. 23
  1. Используемая литература..................................................................................................... 25

 

  1. Расчет тяговой рамы скрепера

Скрепер - это землеройно-транспортная машина, предназначенная для послойной разработки и транспортировки грунта на расстояния от 0,1 до 5...8 км к месту выгрузки и его послойной укладки с разравниванием.

Скреперы классифицируют по: емкости ковша (малые до 5 куб.м, средние до 15 куб.м и большие свыше 15 м3), способу передвижения (прицепные, полуприцепные и самоходные), схеме подвески ковша (рамная и безрамная), способу загрузки (самостоятельно под действием давления стружки, элеватором и с трактором-толкачом)и выгрузки грунта (свободная, полупринудительная и принудительная), способу передвижения и по системе управления (канатная и гидравлическая). Принципиальные схемы некоторых типов скрепера приведены ниже.

Рис.1 - Прицепной скрепер Д3-12

 

 

Рис.2 - Самоходный скрепер Д3-11

 

 

Основным несущем элементом скрепера является тяговая рама. Рама охватывает ковш и с двух сторон продольными балками крепится к нему, а передней частью опирается на прицепное устройство.

Основными расчетными нагрузками, оказывающими главное влияние на напряжения в элементах конструкции прицепного скрепера являются: тяговое усилие тягоча Т; сопротивление копанию грунта Р01; нормальная реакция грунта на ноге Р02; сила тяжести скрепера с грунтом G; нагрузка на переднюю и заднюю оси машины RA, RB; нагрузка на передние и задние колеса FA, F B; усилие в механизме подъема ковша Sn

Расчетные нагрузки в различных узлах металлоконструкций достигают максимальных значений не одновременно. Поэтому необходимо рассматривать ряд расчетных положений, в которых можно ожидать возникновения наибольших нагрузок в том или ином узле.

При определении расчетных нагрузок принимающие ряд допущений, основные из которых следующие:

-скрепер-система с сосредоточенным действием активных и реактивных сил; -сумма сопротивлений, связанных с экскавацией грунта, перемещением призмы волочения и наполнением ковша, имеет равнодействующую, приложенную к режущей кромке ножа;

-шарнирные соединения конструкции скрепера являются идеальными связями.

Определение возможных наибольших нагрузок производится для трех расчетных положений в режиме транспортировки грунта. Рассмотрим их последовательно, причем режим копания будем обозначать К-1, К-2, К-3, а режим транспортирования: Т-1, Т-2, Т-3, Т-4.

  • Расчет металлоконструкций скрепера на прочность

Расчет на прочность основных узлов и металлических конструкций скрепера ведется по допускаемым напряжениям и по нагрузкам, определенным для различных расчетных положений. При этом используются методы из курсов сопротивления материалов, строительной механики, деталей машин. Выбирают такие сочетания нагрузок, при которых в рассчитываемых элементах металлоконструкции возникают наибольшие напряжения.

Расчёту подлежат:

  • передок скрепера с прицепным устройством и универсальным шарниром;
  • тяговая рама (хобот, поперечина, продольные балки, рамы);
  • детали ходового оборудования скрепера;
  • детали привода управления (цилиндр, шток, трубопроводы, детали лебедки, канаты);
  • элементы конструкции ковша.

По максимальным нагрузкам на колесо подбираются шины.

Расчетные схемы и порядок расчета, а также методы и приемы определения нагрузок, действующих в конкретных сечениях и параметры этих сечениях, и параметры этих сечений зависят от конструктивного исполнения рассматриваемого узла и скрепера в целом. Поэтому ниже рассматриваемая лишь порядок расчета деталей наиболее распространенной конфигурации.

  • Алгоритм расчета тяговой рамы скрепера

Тяговая рама скрепера представляет собой сварную металлическую конструкцию, состоящую из арки-хобота, поперечины и продольных балок. В процессе работы тяговая рама нагружена пространственной системой сил, и для расчета ее элементов могут быть использованы обычные методы расчета пространственных рам.

Принимая во внимание симметричность тяговой рамы и исходя из принципа независимости действия сил можно рассматривать тяговую раму в виде криволинейной балки сложной конфигурации (рис. 3). Элементы рамы работают на изгиб, растяжение (сжатие) и кручение.

Рисунок 3- Схема для расчета тяговой рамы

 

 

На скрепер в общем случае действуют силы:

-активные: вес скрепера с грунтом, сила тяги и толкающая сила; -реактивные: реакция грунта на колеса и рабочий орган.

Для расчета на прочность тяговой рамы скрепера необходимы следующие

исходные данные:

-тип скрепера;

-вес скрепера (масса), кН;

-емкость ковша, м3;

-ширина резания, мм;

-глубина резания (наибольшая), мм;

-вес (масса) трактора - тягоча.

  • Определение сопротивления движению, возникающего при работе скрепера

Полное сопротивление движению скрепера при загрузке:

Wp = W1 + W2 + W3 + W4 кН

где:

Wi - сопротивление перемещению груженного скрепера;

W2 - сопротивление грунта резанию;

W3 - сопротивление наполнению ковша грунтом (т.е. сопротивление резанного грунта по рабочему органу);

W4- сопротивление перемещению призмы волочения.

W =(G + о„ )• f,

W = (43,4+ 78,75)- 0,2 = 24,43 кН

где:

Gc - вес скрепера, кН.

Gsp = q•V• кн,

G, = 5• 15000-1,05 = 78,75 кН

где:

q - емкость ковша, м3;

V=(14000.. .16000 Н/м3) - объёмный вес рыхлённого грунта; kH= 1.0.. .1.1- коэффициент наполнения ковша.

W2 = кр • l • h ,

W = 1350-2,43• 0,15 = 0,49 кН

где:

кр=(1200.. .1500 Н/м3) - удельное сопротивление грунта резанию;

1, м.- ширина режущей кромки;

h, м - глубина резания.

W = (h + 0,44H )• V - l - H,

W = (0,15 + 0,44 -1,6)-15000-2,43 • 1,6 =49,8 кН

где:

1,м- ширина режущей кромки;

h, м- высота (глубина) режущей кромки;

H - высота наполнения ковша, равная высоте ковша; V-объемный вес рыхлого грунта.

                                                 

 

 

 

W4 = qn • V • kv

W = 0,5 • 5 -15000- 0,7 = 26,25 кН

где:

qn=(0,5.. ,0,6)q - объем призмы волочения; к¥=0,6.. .0,8 - коэффициент внутреннего трения;

Определив величины отдельных составляющих расчетного сопротивления движению, получим:

Wp = W + W2 + W3 + W4 = 24,43 + 0,49 + 49,8 +26,25 = 173,77 кН

Работа прицепного скрепера возможна при условии Wp≤ T, где Т - тяговое усилие трактора (тягоча).

____  S~1

T=    Gcy ·φmax,

 

T = 113,8 - 0,9 = 102,4 кН

где:

G^- вес трактора - тягоча;

(pmax -0,9 - коэффициент сцепного веса.

T=102,4 кН > Wp=100,97 кН

Если T>Wp, то условие для работы скрепера выполняется.

После этого можно приступать к определению сил, действующих на скрепер. На скрепер действуют следующие силы:

-активные:

Т-сила тяги трактора (тягоча);

Gc- сила тяжести скрепера с грунтом.

-реактивные:

Pol и P02 - реакции грунта, действующие на рабочий орган;

Ra и     - вертикальные реакции грунта, действующие на колеса.

Рисунок 4- Схема к определению сил, действующих на скрепер.


Схема расположения активных и реактивных сил показаны на рис.4.

Определение внешних сил и расчёта на прочность узлов и деталей скрепера проводится для положения скрепера, соответствующего наибольшей нагрузке при при нормальной эксплуатации - конец копания.

Расчетное положение: конец наполнения ковша с включением механизма подъёма.

Горизонтальная составляющая сопротивления грунта резанию Р01 из условия тягового баланса скрепера (призма волочения отсутствует) определится:

P = T - W

P01 = 102,4 -24,43 = 77,97 кН

Вертикальная составляющая грунта определиться по формуле:

P02 = P01 'W ,

P02 = 77,97 • 0,2 = 15,59 кН

где:

у - коэффициент, учитывающий изменение составляющей усилий резания в зависимости от процесса резания, копания грунта, а также выглубления ножа. Принимается равным 0,2 - для резания и 0,45 - для выглубления.

Далее определяем реакции RA и RB, используя уравнения статики.

                               ∑ MB =0;  T · r + Gc · Ɩ+ P02 · Ɩ2 + P01 · h - RA · L = 0

                         T·r+Gc·Ɩ1+P02Ɩ 2+P01·h        

          RA=                               L                          

отсюда:

RA=

=40,71 кН

 

102,4 • 0,52 + 43,4 -1,65 +15,59 • 2,15 + 77,97 • 0,15

3

∑Y - 0; Ra + RB - P02 - Gc - 0


 

 

 

отсюда


RB - P02 + Gc - Ra ,

R -15,59 + 43,4 - 40,71 =18,28 кН

Силы сопротивления перекатывания колес определяются:

Fa - Ra • f,

F - 40,71- 0,2 - 8,14 кН

и

Fb - Rb • f ,

Fb =18,28 • 0,2 = 3,7 кН

  • Расчет усилий в механизме подъема

Профиль для продольных балок тяговой рамы скрепера принимается переменной изменяющейся высотой с целью создания бруса равнопрочного сечения.

Рисунок 5 - Схема к определению расчета усилий в механизме подъема.


Необходимо определить величину усилия в механизме подъема, которое потребуется в процессе выглубления ковша. Расчетная схема представлена на рис.5.

Сначала определим горизонтальное Тш и вертикальное Яш усилия в шарнире шкворня:

TШ =T – FА

Тш = 102,4 - 8,14 = 94,26 кН

Rm = RA - Gnp ,

R = 40,71- 16,5 = 24,21 кН

где:

Gnp = 0,38 • Gc = 16,5 кН.

Усилие в гидроцилиндре подъема ковша можно определить из уравнения моментов относительно С:

∑ Мс = 0 ;

 

 

GC·Ɩ1+ P02· Ɩ2 +P01·h1-Sn·cosβ·Ɩ3+Gпр·Ɩ4-Rш·Ɩ5ш·h2+RB·Ɩ6+FB·h1=0;

GC · Ɩ1 +  P02 ·  Ɩ2  + P01 · h1 + Gпр · Ɩ4 -Rш ·Ɩ5 + Тш ·h2 + RB · Ɩ6 + FB · h1

                                                                                                                                                                                                                         cosβ·Ɩ3

Sn=


 

Sn =

43,4 ·0,8+15,59 ·1,15+77,97 ·0,71+16,5·2,5-24,21·2,9+94,26·0,2+18,28·0,65+3,7·0,71                                                                                                                                               =126,15кН

                                                                       2,004

 

 

=


 

 

Принимаем: а = 140; Р = 150.

 

Расчетная схема для определения усилий в шарнире С показана на рис.6.

Рисунок 6 - Схема к определению усилий в шарнире С.

 


                                                                                                  

∑ х = 0 : - Sn • sinβ-Тш + Rct = 0 Rcт = Sn • sinβ+ Тш = 126,15• sin 15° + 94,26 = 127 кН

У = 0:S• cosβ-Rc + Rш - Gnp = 0

Rc = Sn • cosβ+ R ш- Gпр = 126,15 • cos15° + 24,21 - 16,5 = 129 кН

 Суммарная реакция в шарнире С:

 R = R • cosa + Rr • sina,

R” = 127 • 0,97° + 12,9 • 0,24 = 154,15 кН

           

 

1.5. Расчет тяговой рамы скрепера на прочность

Рисунок 7 - Сечение рамы скрепера


Согласно заданию, принимаем сечение рамы скрепера коробчатого типа со следующими параметрами (рис. 7.)

 у = 160,мм; в' = 90,мм; асг = 12 ,мм; а = 24,мм.

Rr


Расчет на прочность тяговой рамы, её консольной части производим по рис.8.

У


Моменты инерции сечения рамы в месте А-А подсчитываем по следующим формулам:

    

 

 

  • y(в’-ẟст),

 

Площадь сечения определяется:

Fs = 2·ẟcT(y -ẟn) + 2·ẟn(в-2·ẟct),

Fs = 2 ·1,2(16 -2,4) + 2 ·2,4(9 - 2 ·1,2) = 70,08 см2.

Для расчетного сечения А-А (рис.6) изгибающие моменты подсчитываются по следующим формулам:

                                                  Mz = (RC · cosa- RCT · sina)·x;

Mz =(129· 0,97- 12,7 ·0,24)·1 = 94,65 кНм;

MY=R”CT·в· ·0,09·

k =

где Е = 2,2 -106 Н/см для Стали20.

Брус тяговой рамы скрепера выполнен таким образом, что представляет собой брус равнопрочного сечения по всей его длине.

 

Суммарное напряжение в расчетном сечении будет:

 

                                   ẟР =

;

Рама изготовлена из Стали 20.Для этой марки стали ẟт =220МПа;

где n = 1,15 - коэффициент запаса прочности.

Если ẟp ≤ [ẟ], то условие прочности выполняется.

p = 1,78МПа ≤ [ẟ]=190МПа

                                               Условие прочности выполняется.

 

Автогрейдер - наиболее распространённая дорожная машина, применяемая для профилирования земляного полотна при строительстве дорог, планировки насыпи, выемок и откосов, очистки дорог от снега и т. п.

Устройство. Автогрейдер (рис. 9) представляет собой самоходную машину на пневматических шинах. Основная рама автогрейдера опирается на переднюю ось и заднюю тележку. Двигатель с коробкой передач крепятся к раме и расположены в зоне задней тележки.

 

 

 

Расчёт на прочность основных узлов и металлических конструкций автогрейдера производится по допускаемым напряжениям и предельным состояниям. При этом выбирают такие состояния нагрузок, при которых в рассчитываемых элементах металлоконструкциях возникают наибольшие напряжения.

Расчёту подлежат:

  • основная рама;
  • тяговая рама;
  • поворотный круг;
  • отвал;
  • детали привода управления;
  • детали ходового оборудования.

По максимальным нагрузкам на колёса подбираются шины.

Основными расчётными положениями для определения на автогрейдер являются:

  1. Интенсивное заглубление отвалов в грунт до полной остановки машины (стопорный

режим);

  1. Встреча отвала с труднопреодолимым препятствием;
  2. Переезд передними колёсами выбоины;

 

Согласно заданию, необходимо рассчитать основную раму автогрейдера. Известно

несколько способов расчёта основной рамы:

а)   рама автогрейдера условно разделяется на две части: подмоторную раму и хребтовую балку. Подмоторная часть имеет вид замкнутого контура и рассчитывается методом сил. Хребтовая балка рассчитывается, как статически определимая система;

б)   основная рама разделяется на четыре сечения:

  • сечение I-I (справа от подъемных гидроцилиндров);
  • сечение II-II (в хребтовой части);
  • сечение III-III (на участке перехода рамы от поперечины к хребту);
  • сечение IV-IV (в местах сочленения подмоторных лонжеронов с поперечиной).
 

 

 

в)   проверка прочности основной рамы автогрейдера для двух случаев нагружения.

  • в конце прохода по резанию грунта правым передним краем ножа - отвала задние колёса забуксовывали в глубоких колеях на месте; передний мост вывешен. Это положение относится к совместному действию постоянных и случайных нагрузок;
  • машина движется на рабочей скорости 6 км/ч. Нож слегка приподнят над грунтом и почти не загружен, угол E его установлен не менее 60о. Происходит внезапная встреча ножа в средней его части, с препятствием колёса забуксовывали. Случай считается аварийным.

В курсовой работе расчёт производится для случаев а) и б).

15


16

 

 

Основная рама автогрейдера является его основной несущей конструкцией. На ней монтируются все силовые агрегаты, рабочее и ходовое оборудование.

Основная рама автогрейдера изготавливается из профильного проката или листовой стали по средствам сварки. Она состоит из подмоторной части, хребтовой балки и головки, на которой крепится бульдозерное оборудование или кирковщик и приварена опора шарнира тяговой рамы.

Подмоторная рама состоит из двух лонжеронов, соединенных между собой в задней части поперечной балкой, в передней - трубой, которая одновременно служит баком гидросистемы.

На подмоторную часть монтируют двигатель, кабину, капот, коробку передач, баки. Снизу подмоторная часть опирается на два поперечных цилиндрических шарнира, которые являются осями правого и левого балансиров.

  • Последовательность расчёта основной рамы автогрейдера

Расчёт на прочность основной рамы автогрейдера способом а) выполняется в следующей последовательности:

  1. Определяется расчётное положение, которое характеризуется максимальными

напряжениями в соответствующих сечениях основной рамы. При этом должны

учтены ограничения:

  • по мощности энергетической установки;
  • параметры предохранительных устройств гидросистемы управления;
  • положение рабочего органа;
  • параметры ходового оборудования;
  • характеристика опорной поверхности.
  1. Устанавливается или определяется нагрузка:
  • распределенную нагрузку q от силы тяжести рамы, силы тяжести двигателя,

трансмиссии и кабины;

  • реакции в местах крепления основной рамы к передней оси автогрейдера;
  • реакции в местах крепления основной рамы к осям балансирной тележки правого и левого бортов.
  1. Расчёт основной рамы с передней части. При этом определяются:
  • внутренние силы, как для консольной балки;
  • эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
  • опасные сечения и суммарные напряжения, действующие в них;

 

геометрические размеры основного сечения (касательными напряжениями пренебрегают);

- сравнивают расчетные напряжения, возникают в опасных сечениях с допускаемыми и предельными напряжениями характерными для материала, из которого изготовлена металлоконструкция.

  1. Подмоторную часть рассчитывают, как статически неопределённую с замкнутым контуром, который 6 раз статически неопределим. Расчет выполняется методом сил через канонические уравнения с использованием формулы Мора для определения перемещений. При этом выявляют опасные сечения подмоторной части и производят проверку на прочность.

Используемые при этом варианты расчёта основной рамы, расчётная схема показана на рисунке 11, а схемы действующих нагрузок и характер эпюр изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях на рисунке 12 и 13, соответственно.

 

 

 

 

Рисунок 12 - Схема действующих нагрузок и эпюры изгибающих моментов в основной

раме автогрейдера.

а) в вертикальной плоскости;

б) в боковой плоскости (горизонтальная).

Рисунок 13 - Схемы к определению изгибающих моментов в замкнутом контуре (подмоторной части) основной рамы автогрейдера:

а) - заданная система;

б) - основная система;

в, г, д, е) - эпюры изгибающих моментов от единичных нагрузок и внешних сил в основной системе;

ж) - результирующая эпюра изгибающих моментов.

 

 

 

Будем рассчитывать основную раму автогрейдера указанным выше третьим способом (для случаев а) и б)).

Выбираем расчётную схему автогрейдера (рисунок 14):

 

 

 

I - I - опасное сечение основной рамы, подлежащее расчёту.

На автогрейдер действуют следующие силы (рисунок 14):

Ри - сила инерции массы в центре тяжести машины;

Fi,2; F - сила сопротивления перекатыванию колес;

Rx; Ry; Rz - реакция грунта, приложенные условно к переднему углу режущей кромки;

Xi,2; Yi,2; Zi,2; X'; Y';Z' - реакции на ведущих и ведомых колёсах;

X; Y; Z - реакция в шарнире крепления тяговой рамы.

Определим координаты центра тяжести машины (для нашего случая размеры H и

Ьпр);

По чертежам машины из атласа конструкции и по справочным данным можно определить:

H = r + 0,5 = 0,35+0,5= 0,85, м L = 0,3B, м, В=1,5/0,3 = 5, м.

Принимаем d = c = 1м. величину L. Согласовываем с заданием, принимаем L^,.

Место расчётного сечения I - I принимается по заданию l, мм.

 

По определённым заданиям размерам поперечного сечения основной рамы автогрейдера (рисунок 14) рассчитываем площадь поперечного сечения и момента сопротивления его:

см2

Моменты сопротивления:

см3

см3

 

                            WKP = 2 •(A-ẟ)·(S-ẟ)·ẟ = 2 • (32 -1,5)·(34 -1,5)·1,5 = 2,973 см3

Проверку прочности выполняем для двух случаев нагружения:

- в конце прохода по резанию грунта правым переднем краем ножа-отвала задние колёса забуксовывали в глубоких колеях на месте. Передний мост вывешен. В таком положении совместно действуют постоянные и случайные нагрузки.

- машина движется на рабочей скорости 6км/ч. Нож слегка приподнят над грунтом и почти не загружен, угол E его установки (рисунок 5) не менее 60°. Происходит внезапная встреча ножа в средней его части, с препятствием колёса забуксовывали. Случай считается аварийным.

В каждом из двух описанных случаев нагружения возникают определённые сочетания нагрузок, вызывающих соответствующие напряжения в опасном расчётном сечении I - I.

Наша задача определить их и удостовериться в прочности основной рамы.

2.3.1. Расчёт на прочность основной рамы для первого случая нагружения

Определим действующие усилия по соответствующим формулам, используемые исходные данные задания.

Сила инерции массы автогрейдера, приложения в центре тяжести машины будет:

P = (Кдин -1) • Оц •? = (1,2-1) • 63,99• 0,75 = 9,59 кН

где:

K дин = 1,2 - коэффициент динамичности; ф = 0,7.. .0,8 - коэффициент использования сцепного веса;

О - сцепной вес (масса автогрейдера, приходящая на задний мост);

Ссц = #• G = 0,75·189,82=142,36 кН

Реакции на ведущих и ведомы колёсах определяются:

Xi,2 = Осц^ ф = 142,36· 0,75 = 106,77 кН

Fi,2= Осц7 = 142,36· 0,2 = 28,47 кН где /=0,2 - коэффициент трения качения.

Так как передний мост по условию вывешен, то F' = 0; Z' = 0; Y' = 0.

Определяем реакцию грунта, приложенные условно к переднему углу режущей кромке, из уравнений статики:

Из суммы проекций действующих сил на ось X, получим

Rx= Xi,2+Pu-Fi,2 = 106,77+9,59-28,47 = 144,83 кН Из суммы моментов сил относительно оси О11 находим RZ;

∑М0101 = 0; Rz (B- d)-G ·L - P„H = 0;

Kh;

 

 

где:

у - угол трения грунта по стали, определены из соотношения tgy =            = 0,6, что

соответствует 300.

Тогда

Ry = Rx ■ ctg ■ 650 =68,07кН.

Нагрузки, действующие на раму в точке О:

X = Rx = 144,83 кН;

 

 

 

Определим моменты сил в расчетном сечении I-I:

В расчётном сечении действует сжимающая сила Х.

Определим напряжения, возникающие в расчётном сечении (нормальные, касательные и от сжимающей силы).

Нормальные напряжения:

При делении величины моментов на момент сопротивления размерность

получится  её необходимо перевести в МПа.

 

Касательные напряжения:

От сжимающей силы:

                                                 

Суммарное наибольшее напряжение:

Основная рама автогрейдера выполняется из конструкционной стали Ст3, для которой допускаемое напряжение определяется:

=607,МПа

Условие прочности будет выполнено, если < [<г]

σ= 223МПа < [σ] 607МПа Условие прочности выполняется.

  • Расчет на прочность основной рамы автогрейдера для второго случая нагружения

Машина движется на рабочей скорости 6км/ч. Нож слегка приподнят над грунтом и

почти не нагружен. Угол установки ножа Е= 60. Происходит внезапная встреча ножа в средней его части с препятствием, колеса забуксовали. Случай считается аварийным. Определим действующие усилия:

Сила инерции Pu = кН;

V = 6 км/ч- скорость автогрейдера в момент встречи с препятствием (в формулу ставится в см/с);

С = 6...20 кН/см- приведенная жесткость автогрейдера;

G

m = — - масса автогрейдера.

X = Rx = Xl2 + P - F12 - F' = 106,77 + 2775,55-28,47 = 2853,85 кН;

где:

F’ = (g - Gщ )• f = (189,82 – 142,36)-0,2 кН - сила сопротивления перекатыванию колес.

 f = 0,2 - коэффициент трения качения.

R = 0 (т.к. нож приподнят)

R = Rx • ctg900 = 0.

MY = X•(h-c) = 2853,85• (l,8 -1) = 2283,08 кНм;

Если условие σ< [σ] выполняется, то условия прочности выполняется.

                                    σ= 8,71МПа < [σ]=739МПа

Условие прочности выполняется.

  • Проверка сечения на усталостную прочность

Расчёт выполняется для первого случая нагружения (с некоторым запасом и учётом случайных нагрузок)                   

где:

а = 1 - коэффициент режима работы;

 

у = 0,9 - коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла нагружения и эффективный коэффициент напряжений;

Условие прочности выполняется, расчет окончен.

 

  1. Используемая литература
  • Строительная механика и металлические конструкции [Текст]: учебник для вузов по спец. "Подъем.-трансп. машины и оборуд." / Вершинский А. В.; Гохберг М. М. , Семенов В. П. ; Под общ. ред. М. М. Гохберга. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 231 с.
  • Строительная механика и металлические конструкции машин [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. А. Глотов, А. В. Зайцев, В. Ю. Игнатюгин/ - М. - Берлин: Директ-Медиа, 2015 г. - 95 с. . - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/184555/
  • Дарков А.В. Строительная механика [Текст]: учебник / А.В. Дарков, Н.Н. Шапошников. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1986. - 607 с.
  • Строительная механика: Руководство к практическим занятиям [Текст]: Учебное пособие / Ю.И. Бутенко, Н.А. Засядько, С.Н. Кан, и др.; под ред. Ю.И. Бутенко. - Киев: Вища школа, 1984. - 328 с.
  • Белецкий Б. Ф. Строительные машины и оборудование [Текст]: Справ.пособие / Белецкий Б. Ф.; Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 592 с. - ISBN 5-222-02208-0

Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Курсовые машиностроение

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.