Скрепер (стр. 8 из 14)
Арка-хобот виготовлений із сталі 09Г2, межа текучості якої рівна σς=31 Н/см2.Таким чином, перетин I-I має коефіцієнт запасу міцності:
К=31/20,696=1,5
4.3.2 Напруга в перетині II-II
Решта перетинів не симетрична, щодо осі y1 – тому не можна наперед вказати в якому з поясів максимальну напругу.
Тому для остальних перетинів розрахунок нормальних напруг ведемо для нижнього і верхнього поясу, з яким визначаємо максимальне значення напруги.
4.3.2.1 Нижній пояс
4.3.2.2 Верхній пояс
Максимальне значення напруги на нижньому поясі – σ=16632 Н/см2.
4.3.2.3 Коефіцієнт запасу міцності
К=31/16,633=1,86.
4.3.3 Напруга в перетині III-III
4.3.3.1 Нижній пояс
4.3.3.2 Верхній пояс
Максимальне значення напруги на нижньому поясі – σ=16813 Н/см2.
4.3.3.3 Коефіцієнт запасу міцності
К=3100/16813=1,84.
4.3.4 Напруга в перетині IV-IV
4.3.4.1 Нижній пояс
4.3.4.2 Верхній пояс
Максимальне значення напруги на нижньому поясі – σ=13273 Н/см2.
4.3.4.3 Коефіцієнт запасу міцності
К=31000/13273=2,3.
4.3.5 Напруга в перетині V-V
4.3.5.1 Нижній пояс
4.3.4.2 Верхній пояс
Максимальне значення напруги на нижньому поясі – σ=9959 Н/см2.
4.3.4.3 Коефіцієнт запасу міцності
К=31000/9959=3,1.
4.4 Розрахунок на міцність кронштейна арки-хобота скрепера
4.4.1 Геометричні характеристики перетинів
Перетини А-А і Б-Б однакові, тому площі і моменти опору вигину цих перетинів рівні:
FA=FБ=20•8,2=164 см2, WA=WБ=20•8,2/6=224 см3.
Для перетину В-В, Е-Е, Д-Д площу F, координату центру тяжкості Z0, момент інерції J, момент опору вигину W розраховуємо по формулах п.4.1, для чого ці перетини розбиваємо на прямокутники, дані про їх розміри і координати центрів тяжкості заносимо в таблицю 4.6.
Як приклад покажемо розрахунок геометричних характеристик перетину В-В.
Площа перетину:
Fb=3•8,7+3•8,7+20•3,2+20•3=176,2 см2.
Апліката центру тяжкості:
Z8=(3•8,7•7,6+3•8,7•7,6+20•3•2•1,6+20•3•13,4)/176,2=7,4 см.
Осьової омент інерції перетину:
JB=3•8,73/12+3•8,7•(7,6-7,4)2+3•8,7/12+3•8,7•(7,6-7,4)2+20•3,22/12+20•3,2•(1,6-7,4)2+
+20•33/12+2•3•(13,4-7,4)2=4744 см4.
Момент опору перетину вигину:
WB=4744/14,9-7,4=632 см3.
Значення геометричних характеристик згаданих перетинів заносимо в таблицю 4.7.
Таблиця 4.6
| Перетини | В-В | Г-Г | Д-Д | |||||||||||
| Номер прямокутника | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| B, мм | 30 | 30 | 200 | 200 | 30 | 30 | 200 | 200 | 30 | 30 | 10 | 10 | 200 | 200 |
| N, мм | 87 | 87 | 32 | 30 | 50 | 50 | 32 | 30 | 155 | 155 | 55 | 55 | 35 | 45 |
| Z, мм | 76 | 76 | 16 | 134 | 57 | 57 | 16 | 97 | 112 | 112 | 27 | 27 | 17 | 212 |
Геометричні характеристики перетинів
Таблиця 4.7
| Перетин | А-А | Б-Б | В-В | Г-Г | Д-Д | |||||
| F, см2 | 164 | 164 | 176 | 154 | 264 | |||||
| W, см2 | 224 | 224 | 632 | 396 | 1546 | |||||
| ZЦ.Т., см | 4,1 | 4,1 | 7,4 | 5,5 | 11,7 | |||||
4.4.2 Силові чинники в перетинах
При розрахунку слід мати на увазі, що реакція Р6 при її позитивному значенні сприймається нижньою проушиной, а при негативному її значенні – верхньої проушиной.
Згинаючий момент в перетинах А-А, В-В, Г-Г:
М=Р6l6+P7l7, якщо Р6>0.
Подовжнє зусилля в перетинах В-В і Г-Г:
N=P6, якщо Р6>0.
Якщо ж Р6<0, то в згаданих формулах слід покласти Р6=0.
Для перетину Б-Б:
NБ=Р8;
MБ=Р6l6-P8l8, якщо Р6<0.
У останній формулі при Р6>0 слід приймати Р6=0.
Для перетину Д-Д:
NД=Р7sinц-P6cosц, якщо Р6>0;
МД=Р7l7+P6l6, якщо Р6>0.
де φ=45° – кут нахилу перетину Д-Д і горизонталі l6, l7, l8 – плечі сил Р6, Р7, Р8 щодо центрів відповідних перетинів, значення яких представлені в таблиці 4.8. У останніх двох формулах при Р6=0 слід приймати Р6=0.
Таблиця 4.7
| Величини | Перетини арки-хобота | ||||
| А-А | Б-Б | В-В | Г-Г | Д-Д | |
| 16, см | 11 | 11 | 18,4 | 17,8 | 20,4 |
| 17, см | 1,2 | - | 13 | 6 | 23,5 |
| 18, см | - | 1,2 | - | - | - |
Як приклад покажемо розрахунок силових чинників при розрахунковому проложенії l для перетину Д-Д.
З таблиці 3.1 при розрахунковому положенні l знаходимо Р7=440,4 кН;
Р6=25,54 кН.
З Таблиці 4.8 для перетину Д-Д знаходимо l7=23,5 см;
l6=20,4 см. По вищенаведених формулах знаходимо:
NД= Р7sinц - Р6cosц=440,4•sin 45°-25,54 cos45°=293,3 кH
MД= Р7•l7+ Р6•l6=440,4•23,5+25,54•20,4=108,7 кHм.
Аналогічно виробляємо розрахунок силових фокторов для всіх перетинів при різних положеннях, які заносимо в таблицю 4.9.
Таблиця 4.9.Силові чинники в перетинах кронштейна арки-хобота.
| Силові фактори | Перетини | Розрахункові положення | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Вигибаючі моменти, кНм | А-А | 8,1 | 4,97 | 7,69 | 11,4 |
| Б-Б | 4,4 | 2,58 | 4,2 | 2,6 | |
| В-В | 61,9 | 53,86 | 58,5 | 44,9 | |
| Г-Г | 31 | 24,8 | 29,3 | 28 | |
| Д-Д | 108,7 | 97,4 | 102,5 | 71 | |
| Повздовжні моменти, кН | А-А | 440,4 | 414,3 | 415 | 234,66 |
| Б-Б | 369,5 | 342,4 | 348,8 | 216,5 | |
| В-В | 25,54 | 0 | 24,6 | 78,3 | |
| Г-Г | 25,54 | 0 | 24,6 | 78,3 | |
| Д-Д | 293,3 | 292,9 | 276 | 110,5 | |
4.4.3. Напруги в перетинах.
Де значення М і N беремо з таблиці 4.9., а W і F з таблиці 4.7.
αr - коефіцієнт контцентрації напруг, для перетину Д-Д розраховується по формулі (5)
ZЦТ=11,7 см = відстань від центру тяжкості перетину до концентрації напруг, знаходимо для перетину Д-Д з таблиці 4.7.
R=5 см – радіус кривизни концентратора напруг.
У інших перетинах концентратів напруг немає, тому при розрахунку решти перетинів приймаємо αr=1.
Для перетину Д-Д при розрахунковому положенні 1 знаходимо:
4.4.4. Коефіцієнт запасу міцності
де σ=28 кН/см2 – межа текучості ст 35 Л, з якої віділлє кронштейн
арки-хобота.
К=28/12=2,3.
Аналогічно розраховуємо напруги і коефіцієнт запасу міцності для всіх перетинів при різних розрахункових положеннях, презультати представлені в таблиці 4.10.
Таблиця 4.10.
Напруги і коефіцієнти запасу міцності в перетинах кронштейна арки-хобота.
| перетини | Розрахункові положення | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Напруження, кН,см2 | А-А | 6,3 | 4,7 | 5,9 | 6,5 |
| Б-Б | 4,2 | 3,2 | 4 | 2,48 | |
| В-В | 9,9 | 8,5 | 9,4 | 7,5 | |
| Г-Г | 8 | 6,3 | 7,85 | 7,6 | |
| Д-Д | 12 | 10,9 | 11,3 | 7,4 | |
| Коефіцієнт запаса міцності | А-А | 4,4 | 5,95 | 4,7 | 4,3 |
| Б-Б | 6,7 | 8,75 | 7 | 11,3 | |
| В-В | 2,82 | 3,3 | 2,98 | 3,7 | |
| Г-Г | 3,5 | 4,4 | 3,7 | 3,68 | |
| Д-Д | 2,3 | 2,57 | 2,47 | 3,78 | |
З аналізу таблиці 4.10. укладаємо, що максимальні напруги виникають в перетині Д-Д при розрахунковому положенні 1, коефіцієнт запасу міцності при цьому складає 2,3, що допустиме.
Якщо ж замінити матеріал кронштейна на Cт 25Л, у якої σ=24 кН/см2, то коефіцієнт запасу міцності складе:
К=24/12=2, що допустиме.
5. Розрахунок на міцність тягової рами самохідного скрепера ДЗ-87
5.1 Визначення навантажень в перетинах тягової рами скрепера
На тягову раму скрепера діють зусилля NE, QE, в упряжних шарнірах, зусилля S/2 з боку гідроциліндрів приводу ковша (рис 5.1.) Крім того, на тягову раму діють реакції в місцях кріплення з боку арки-хобота. У справжньому розрахунку ці реакції не визначені з причини відсутності інженерної методики їх розрахунку. Тому силові чинники визначені тільки для перетинів, де відсутні кріплення з аркою-хоботом. Визначаємо згинаючі моменти від сил, перпендикулярних площині тягової рами (Мх), від сил, паралельних площині тягової рами (Му), а також моменти, що крутять.