4.5. Схема 5. Тяговая рама скрепера

Расчетная схема и необходимые сечения показаны на рис. 11 и рис. 12.

Рис. 11. Расчётная схема тяговой рамы скрепера

На рис. 11: а = 0,104 м; а_I = 0,68 м; а_II = 2,95 м; а_III = 1,168 м; в = 3,2 м; в₁ = 1,37 м; в₂ = 0,23 м; в₃ = 0,4 м; с = 0,51 м; с₁ = 0,51 м; d = 2,18 м; f = 0,485м; к = 3,19 м; l = 3,25 м; m = 0,8 м; n = 0,265 м.

Рис. 12. Сечения тяговой рамы скрепера

Исходные данные для проектирования представлены в табл. 5.

За расчетное для тяговой рамы принимается положение, соответствующее началу выглубления полностью загруженного ковша скрепера в конце процесса копания грунта. На тяговую раму скрепера действуют следующие внешние нагрузки: , – реакция седельно-сцепного устройства тягача; – усилия в гидроцилиндрах подъема ковша; – составляющие реакции в местах крепления тяговой рамы к боковым стенкам ковша.

Неизвестными являются и .

Порядок расчета.

1. Составляют уравнение моментов относительно оси Z: ∑ MZ = 0 - и находят реакцию .

2. Составляют уравнение моментов относительно оси Z′: ∑ MZ′ = 0 - и определяют реакцию .

3. Составляют уравнение проекций на оси и и, учитывая симметрию приложения нагрузки и симметрию рамы, находят реакции .

4. На реакции и оказывают влияние только усилия, лежащие в плоскости рамы. Расчетная схема в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 12.

Таблица 5

Исходные данные для расчёта тяговой рамы скрепера

Номер варианта	Исходные данные
	RD1, Н	Rc1, Н	Rш, Н	2Rc, Н	α, град	Материал
1	1050	1500	250	600	15	Сталь Ст 3
2	1000	1400	200	580	10
3	950	1350	180	550	20
4	920	1300	150	520	25	Сталь 09Г2С
5	900	1250	120	500	20
6	850	1200	100	480	25
7	480	720	150	560	25	Сталь 10ХСНД
8	420	700	130	540	20
9	370	650	100	510	15
10	320	600	120	480	15	Сталь 15ХСНД
11	270	550	150	560	10
12	250	500	140	420	15

На этой схеме . Рама по схеме рис. 13 является один раз статически неопределимой системой. Решение системы производят методом сил. Составляют основную систему с неизвестным усилием , приложенным вместо отброшенной лишней связи и канонического уравнения , находят неизвестное усилие:

. (9)

Для определения коэффициентов и строят эпюры изгибающих моментов от единичной силы и внешних нагрузок . По правилу Верещагина, перемножая соответствующие эпюры, находят значения коэффициентов. Затем строят суммарную эпюру изгибающих моментов , предварительно определив ординаты эпюры изгибающих моментов от силы .

Рис. 13. Расчётная схема

5. Строят эпюру изгибающих моментов для рамы в вертикальной плоскости и определяют значение изгибающего момента в сечении I – I арки хобота, в сечении II – II поперечной балки и сечении III – III продольной балки (рис. 12).

6. Строят эпюры растягивающих усилий от действия проекций нагрузок на направления участков балки.

7. Определяют крутящий момент, действующий в сечении II – II

(рис. 12) поперечной балки рамы.

8. Находят суммарные нормальные напряжения в точках сечения I – I (рис. 12) от действия растягивающего усилия и изгибающего момента в вертикальной плоскости, как для криволинейного стержня:

для наружных волокон по формуле

, (10)

где – площадь сечения I – I; – расстояние от нейтральной оси до наружных волокон; – радиус кривизны наружных волокон; – статический момент (здесь – расстояние от центра тяжести до нейтральной оси);

для внутренних волокон

, (11)

где – расстояние от нейтральной оси до внутренних волокон; – радиус кривизны внутренних волокон.

Определяют приведенное напряжение от действия изгибающих моментов в вертикальной и боковой плоскостях и крутящего момента в точках сечений II – II (см. рис. 12).

Находят суммарное нормальное напряжение в точках сечений III – III (см. рис. 12) от действия изгибающего момента в вертикальной и боковой плоскостях и усилия растяжения.