Проектирование рабочего оборудования одноковшового экскаватора

3. JX3 = Bh3 + 2 b ∙ (H – h) 3/ 12 + Bh(Y1 – h/2) 2 + 2 b ∙ (H – h) (H – h / 2 + h - Y1)= = 0.000151 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX1 + ( y1)2 F1= 0.0000346 м4

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000192 м4

JX3 + ( y3)2 F3 = 0.000231 м4

JX общ =∑JXi = 0.000458 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.0051 м3 >Определим напряжения возникающие в сечение 3-3:

σ max= Mизг /W = 0.13 МПа,

где

Мизг = 0.68 кНм

τ = Q / ∑Fст = 33.9 МПа,

где

Q = 53.95 кН;

∑Fст = 0.0015918 м2

σ = N /Fвсего сечения = 8.78 МПа,

где

N = 234.1 кН;

Fвсего сечения = 0.026656 м2

σ ЭКВ = = 59.3 МПа

Определим сечение рукояти 4-4.

Определим размеры поперечного сечения рукояти 4-4. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.022876 м2

X1 = 0.119 м

Y1 = 0.165 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 –b h3 / 12 = 0.0001925 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 –b h3 / 6H = 0.00161 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 4-4:

σ max= Mизг /W = 27.6 МПа,

где

Мизг = 44.54 кНм

τ = Q / ∑Fст = 4.9 МПа,

где

Q = 59 кН;

∑Fст = 0.011928 м2

σ = N /Fвсего сечения = 10.2 МПа,

где

N = 234.1 кН;

Fвсего сечения = 0.022876 м2

σ ЭКВ = = 38.74 МПа

Определим сечение рукояти в шарнире соединения рукояти с стрелой.

Определим размеры поперечного сечения рукояти. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b ∙ (H - h) = 0.238 ∙ (0.135 – 0.075) = 0.0143 м2

X1 = b / 2 = 0.119 м

Y1 = H / 2 = 0.0675 м

2. F2 = Bh+2b ∙ (H - h) = 0.238 ∙ 0.023 + 2 ∙ 0.021 ∙ (0.303 – 0.023) =

= 0.01723 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b ∙ (H2 - h2) / 2(Bh+2b ∙ (H - h)) = 0.0115 м

Y1' = H - Y1 = 0.188 м

Определим статические моменты каждой фигуры, а так же общие координаты YC:

SX = F1 ∙ Y1 + F2 ∙ Y2 = 0.0073 м3

YC = SX / ∑ Fобщ = 0.0073/ 0.03153 = 0.232 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 ∙ (H3 – h3) = 0.238 / 12 ∙ (0.1353 – 0.0753) = 0.0000404 м4 2. JX2 = Bh3 + 2 b ∙ (H – h) 3/ 12 + Bh(Y1 – h/2) 2 + 2 b ∙ (H – h) (H – h / 2 + h - Y1)= = 0.00070024 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX1 + ( y1)2 F1= 0.000314 м4

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000936 м4

JX общ =∑JXi = 0.00125 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.00538 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 5-5:

σ max= Mизг /W = 16 МПа,

где

Мизг = 86.6 кНм

τ = Q / ∑Fст = 35.1 МПа,

где

Q = 413 кН;

∑Fст = 0.01176 м2

σ = N /Fвсего сечения = 8 МПа,

где

N = 252.7 кН;

Fвсего сечения = 0.03153 м2

σ ЭКВ = = 65 МПа

2.9 Расчет металлоконструкции стрелы

Определим наиболее нагруженное положение стрелы.

В положении 3Р будет максимальное усилие действующие на шарнир В (стрела и рукоять) от рукояти.

Зная значения максимального усилия гидроцилиндра стрелы, гидроцилиндра рукояти, усилия в шарнире соединения стрелы с рукоятью, методом плана сил определим силы, которые действуют в шарнирах стрелы. Все построения для определения сил, выполним в масштабе.

Воспользовавшись методом плана сил, мы определили значение и направление силы Р1 = 790.6 кН.

Рис.20 План сил возникающих в стреле.

Выполним проверку:

ΣFx = 0;

ΣFy = 0;

ΣFx = 0

Р4 = 555.1 · cos 54º = -324 кН;

Р3 = 492.5 · cos 51.5º = 308.6 кН;

Р2 = 824.6 · cos 47º = -560 кН;

Р1 = 790.6 · cos 43.5º= 575.4 кН.

308.6 – 324 + 575.4 – 560 = 0

ΣFy = 0

Р4 = 555.1 · cos36º = -448 кН;

Р3 = 492.5 · cos 38.5º = 387 кН;

Р2 = 824.6 · cos 43º = 604 кН;

Р1 = 790.6 · cos 46.5º = -543 кН;

Исходные данные для расчета стрелы:

Р1 = 790.6 кН;

Р2 = 824.6 кН;

Р3 = 492.5 кН;

Р4 = 555.1 кН;

Р1X = 790.6∙ cos 20º = 742.9 кН;

Р1Y = 790.6∙ cos 80º = 137.28 кН;

Р2X = 824.6 ∙ cos 85.5º = 800 кН;

Р2Y = 824.5 ∙ cos 4.5º = 199.48 кН;

Р3X = 492.5 ∙ cos 4º = 491.3 кН;

Р3Y = 492.5 ∙ cos 86º = 34.3 кН;

Р4X = 555.1 ∙ cos 7.5º = 550.3 кН;

Р4Y = 555.1 ∙ cos 82.5º = 72.45 кН;

М1 = 492.5∙ 0.422 = 207.8 кНм;

q1 = 5.36 кНм – распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

q2 = 8.99кНм – распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

Схема распределений усилий в стреле.

Рассмотрим первый участок 0 ≤ Х1 ≤ 2.35 м:

а). Q1∙(Х1) + Р1Y + q1 ∙X1 = 0

Q1∙(Х1) = - Р1Y – q1 ∙X1

Q1∙(0) = - Р1Y – q1 ∙X1 = -137.28 – 0 = -137.28 кН

Q1∙(2.35) = - Р1Y – q1 ∙X1 = -137.28 – 2.35 ∙ 5.36 = -149.08 кН

б). М1∙(Х1) + Р1Y ∙(Х1)+ q1 ∙X1 ∙( X1/2) = 0

М1∙(Х1) = - Р1Y ∙(Х1) – q1 ∙X1 ∙( X1/2)

М1∙(0) = - Р1Y ∙(Х1) – q1 ∙X1 ∙( X1/2)= 0

М1∙(2.35) = - Р1Y ∙(Х1) – q1∙X1 ∙( X1/2)= - 137.28 ∙(2.35) – 2.35 ∙ 5.36 ∙( 2.35/2)= -337.4 кНм

в). N1∙(Х1) – Р1Х = 0

N1∙(Х1) = Р1Х = 742.9 кН

Рассмотрим второй участок 2.35 м ≤ Х2 ≤ 2.4 м:

а). Q2∙(Х2) + Р1Y - Р2Y + q1∙X = 0

Q2∙(Х2) = - Р1Y + Р2Y - q1∙X2

Q2∙(2.35) = 199.48 - 137.28 - 5.36∙2.35 = 49.6 кН

Q2∙(2.4) = 199.48 - 137.28 - 5.36∙2.4 = 49.3 кН

б). М2∙(Х2) + Р1Y ∙(Х2) - Р2Y ∙(Х2 – l1) + q1 Х2 (Х2 – l1) = 0

М2∙(Х2) = - Р1Y ∙(Х2) - Р2Y ∙(Х2 – l1) - q1∙ Х2 (Х2 – l1)

М2∙(2.35) = 0 – 137.28∙2.35 – 5.36∙2.35∙(2.35/2) = - 337.4 кНм

М2∙(2.4) = 199.48∙(2.4 – 2.35) – 137.28∙2.4 – 5.36∙2.4∙(2.4/2) = -334.9кНм

в). N1∙(Х2) – Р1Х + Р2Х = 0 N1∙(Х2) = Р1Х – Р2Х = 742.9 – 800 = -57.1 кН

Рассмотрим третий участок 0 м ≤ Х3 ≤ 1.83 м:

а). Q3∙(Х3) – Р4Y - q2 ∙ X3 = 0

Q3∙(Х3) = Р4Y +q2 ∙ X3

Q3∙(0) = Р4Y + q2 ∙X3 = 72.45 кН

Q3∙(1.83) = Р4Y + q2 ∙X3 = 72.45 + 8.99∙1.83= 88.9 кН

б). - М3∙(Х3) – Р4Y ∙(Х3) – q2 ∙X3∙( X3/2) = 0

 Скачать реферат