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
- Тема работы: «Расчет металлоконструкций строительных и дорожных машин»
- 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
- 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
- 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
- Используемая литература..................................................................................................... 25
- 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 · Ɩ1 + 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·Ɩ5+Тш·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.
ẟp = 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:
- Интенсивное заглубление отвалов в грунт до полной остановки машины (стопорный
режим);
- Встреча отвала с труднопреодолимым препятствием;
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 О1-О1 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.
- 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: