Расчёт тяговой рамы

При расчёте тяговой рамы для расчётного положения принимаю, что на неё действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации. При этом сочетание возможных нагрузок выбирается таким, чтобы тяговая рама находилась в наиболее благоприятных условиях. Такие условия возникают, если нож отвала автогрейдера в процессе резания встречает поверхностный слой более плотного грунта или под плотным слоем оказывается более рыхлый. При этом реакция грунта Z на площадку затупления ножа О оказывается меньше, чем составляющая Рв от силы Р, действующей по нормали к ножу (рис.10). В силу этого суммарная сила Р'z действует вниз, вызывая самозатягивание отвала в грунт. Ведущие колёса автогрейдера находятся на пределе полного буксования.

Схема сил

Рис.10. Схема сил

Схема нагружения автогрейдера при расчёте тяговой рамы показана на рис.11. На конце режущей кромки О ножа отвала действуют усилия Рx, Рy, Рz. Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на прочность тяговой рамы оказывают усилия Рx и Рz. Поэтому рассматриваем случай, когда автогрейдер находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные усилия достигают максимальных величин. В условных точках О'2 и О''2 задних мостов действуют вертикальные реакции Z2п и Z и силы тяги X2п и X. Кроме того, на задних мостах за счёт упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y2 (на создание её усилий сцепление не расходуется). Передним мостом воспринимается боковая реакция Y1 по пределу сцепления. В точках О'1 и О''1 действуют реакции Z1п и Z в центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса G и равнодействующая инерционных сил Ри подсчитываемая по формуле:

где КД = 1,5 - коэффициент динамичности, принимаемый для первого расчётного положения;

Иmax = 0,85 -максимальный коэффициент использования сцепного веса;

G2 = 76,2кН - сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на задний мост.

Схема сил для расчёта тяговой рамы

Рис.11 Схема сил для расчёта тяговой рамы

Составляя уравнения равновесия, получаем выражение для определения неизвестных сил:

?X = 0:

После подстановки значения Рх получаем:

Реакцию Z находим из уравнения:

Реакцию Z2п находим из уравнения:

Значение Y1 подсчитываем по выражению:

где - максимальный коэффициент бокового сдвига

(f = 0,05 - коэффициент сопротивления перекатыванию)

Значение Y2 подсчитываем по выражению:

Остальные реакции колёс находим из уравнений:

Боковую реакцию грунта находим из уравнения

?Y = 0: Y2 + Py - Y1 = 0

Py = Y1 - Y2 = 25 - 16 = 9кН

Усилия в шаровом шарнире О4 определяем с помощью схемы на рис.12

Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

Рис.12 Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

?X = 0: Х4 = Рx = 94,5кН

,

,

Заменяя шарнир О4 равновеликой системой сил Х4, Y4, Z4, можно рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q'. Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сечении I-I с наибольшим плечом n. На это сечение будут воздействовать:

- изгибающий момент

- изгибающий момент

- растягивающее усилие

Для расчёта профиля, составленного из двух стандартных, выбираю швеллер №24а с размерами Јх1 = Јх2 = 3180 см4, Јy1 = Јy2 = 254 см4, h = 24см, b=9,5 см, х0 = 2,67 см, F = 32,9 см2

Задаваясь параметрами и типом сечения рис.13, определяем возникающие в нём напряжения:

При этом должно выполняться условие:

При этом должно выполняться условие

Рис.13 Поперечное сечение тяговой рамы.

Расчёт отвала

Расчёт отвала следует проводить с учётом нагружения его максимальной реакцией грунта Рх, приложенной к концу отвала, находящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис.14). При этом считают, что сила Рх действует по оси симметрии отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрегают возникающими в нём напряжениями от кручения. Таким образом, расчёт отвала сводится к расчёту его на изгиб как консоли.

Схема сил для расчёта отвала

Рис.14 Схема сил для расчёта отвала

Изгибающий момент в опасном сечении I-I

где l0 - длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов,

здесь Lотв = 3,72м - длина отвала; l = 0,81м - максимальный вынос отвала в сторону; l1= 1,5м - расстояние между опорами отвала.

Силу Рх принимают равной 92,6кН, так как она максимальна при первом расчётном положении. Под действием силы Рх в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии ОО, возникнут напряжения растяжения, а в части, расположенной слева от сечения, - напряжения сжатия. Для расчётов моментов сопротивления зоны растяжения сечения Wр и зоны сжатия Wсж необходимо определить расположение нейтральной линии ОО сечения. Это расположение определяется расстояниями а и b от нейтральной линии до крайних точек сечения:

где R0 = 0,58мм - средний радиус кривизны сечения отвала;

Ь1 = щ/2 = 65°/2 = 32,5° = 0,567 - центральный угол дуги отвала

Момент инерции в сечении I-I

Ј =

где д = 10мм - толщина отвала.

Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения определяют по выражениям:

Нормальные напряжения:

в растянутых волокнах

в сжатых

Полученные напряжении необходимо сравнить с допускаемыми и убедиться, что они не превышают последних. Допускаемое напряжение [у] = 541,7МПа, тогда ; . Отвал из выбранного материала и выбранной толщины отвала удовлетворяет условиям прочности расчёта. Коэффициент запаса прочности

где - наибольшее из напряжений растяжения и сжатия.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >