Машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов

22 543 15 398 564 521 H.

При переносе реакций (точки приложения) из точки С в точку D возникает изгибающий момент в точке D:

MDZ SCX 0,37 18 313 0,37 6776 Н м.

Аналогично в точке F

MFZ PкX 0,3 220 207 0,3 66 062 Н м.

где А – площадь сечения, A = (300 · 250) – (260 · 210)10–6 = 20,4 · 10– 3м2 (см. рис. 66);

151

IZ – момент инерции сечения относительно оси Z:

IZ 0,33 0,25 0,263 0,21 0,255 10 3 м4 ; 12

IY – момент инерции сечения относительно оси Y:

IY 0,3 0,253 0,26 0,213 0,19 10 3 м4 ; 12

Ymax – координата наиболее удаленной точки сечения по оси Y (т. 1),

Ymax = 0,15 м.

Zmax – координата т. 1, Zmax = 0,125 м.

Определим запас прочности. Для стали 20 допустимое напряжение на растяжение [σв] = 420 МПа.

n = [σв] /σ1 = 420 / 221 = 1,9,

1,8 < п < 2,4 – запас прочности находится в допустимых пределах.

152

7.ПРИМЕР РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ИРАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ РЫХЛИТЕЛЯ

Для определения максимальных усилий, действующих при работе машины, исходной величиной является максимальная сила тяги по сцеплению Тφ:

T Gсц cц ,

где Gсц – сцепной вес рыхлителя в рабочем состоянии;

φсц – коэффициент сцепления, для гусеничной базовой машины φсц

= 0,80...0,95.

Gсц Gбм Gро ε o 1, 4Gбм 1, 4 250 350 кН.

T 350 0,9 315кН.

Глубина рыхления рыхлителей общего назначения зависит от номинального тягового усилия и выбирается в зависимости от него. Наибольшая глубина рыхления hp = 1000 мм.

Среднее статическое удельное давление гусениц трактора на грунт

P Gp , 2Lопb

где Gp – вес рыхлителя, Н;

Loп – длина опорной поверхности гусениц, м; b – ширина гусеницы, м.

153

Координату центра давления рыхлителя определим по формуле

(рис. 67)

где d1 – расстояние от центра тяжести рыхлителя до оси ведущей звездочки;

Р1 – горизонтальная составляющая результирующей сил сопротивления рыхлению;

hmах – наибольшая глубина рыхления;

Р2 – вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления рыхлению;

d2 – расстояние от точки приложения P1 до оси ведущей звездочки; Tрт – расчетное толкающее усилие толкача;

hт – плечо действия сил Tрт.

Горизонтальная составляющая результирующей сил сопротивления рыхлению

P1 = KтTн ,

где Тн – номинальное тяговое усилие рыхлителя;

Кт – коэффициент использования тягового усилия рыхлителя, Kт = 0,8.

Р1 = 0,8 · 250 = 200 кН.

Вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления

P P tg ,

2 1

где – угол наклона результирующей сил сопротивления рыхлению, для мерзлых грунтов = 20°.

Р2 = 200 tg 20° = 72,8 кН.

Расчетное толкающее усилие толкача

154

Tрт = КтТнт ,

где Кт – коэффициент использования тягового усилия толкача, Кт = = 0,8;

Тнт – номинальное тяговое усилие толкача. Не принимая во внимание Трт, получим

Смещение не превышает нормы.

Удельное горизонтальное усилие на режущей кромке наконечника зуба

Pг Рb1 ,

где b – ширина наконечника, м.

Рг 2000,2 1000кН/м.

Удельное вертикальное давление на режущей кромке наконечника зуба

Рв Р2max ,

F

где F – опорная площадь наконечника;

Р2 max – вертикальная сила на режущих кромках, наибольшая по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок опорных поверхностей гусениц,

P2 max Gp (Lоп d1) ,

Lоп d2

где Loп – длина опорной поверхности гусениц,

Рв 114 4269,7 Н. 0,0267

Вылет зуба, высоту подъема, угол заострения наконечников, расстояние от зуба до ходовой части выбираем конструктивно.

Усилие подъема и заглубления зубьев навесных рыхлителей определим из расчета опрокидывания базового трактора вперед и назад в статическом положении.

155

1. Определим максимально возможное усилие заглубления зуба Р2 из условий приподнимания машины относительно точки А (рис. 68).

156

7.2.Расчет рамы рыхлителя на прочность

7.2.1.Определение наибольших нагрузок на раму

Наибольшие нагрузки в элементах рамы рыхлителя возникают при встрече зуба с непреодолимым препятствием (рис. 70). При этом на зуб действуют силы Р1 и P2. Силу Р1 определим по формуле

где Gcц – сцепной вес рыхлителя, кН;

φmax – максимальный коэффициент сцепления, φmax = 0,90…0,95; v – скорость трактора на первой передаче, м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

Со – жесткость навесного оборудования и препятствия, кН/м,

Co C1C2 ,

C1 C2

где С1 – жесткость металлоконструкции навесного оборудования; С2 – жесткость препятствия.

Эти жесткости определяются по приближенным формулам

C1 αGсц ; С2 βВ,

где α – коэффициент жесткости навесного оборудования на единицу веса тракто-

ра, α = 90...100 кН·м–1·кН–

Рис. 70. Схема навесного оборудования 1;

В – длина отвала, м; β – коэффициент жесткости препятствия на единицу длины, β =

275 · 104 кН·м–1к·Н–1.

157

Сила Р2 направлена вверх при заглублении и вниз при выглублении. Ее можно определить по приближенной формуле

Р2 = (0,3...0,5) Р1, Р2 = 0,5 · 176695,8 = 87797,5 Н.

7.2.2. Расчет стойки

Расчетная схема стойки АВ представлена на рис. 71. Данные для расчета: l = 0,445 м; L = 0,78 м, а = 1,98 м, b = 0,5 м.

Реакции в опорах определим из уравнений равновесия:

YA P2 87797,5 кН.

158

Строим эпюры продольных сил N, поперечных сил Q, изгибающих моментов М для балки АВ (рис. 72). На нее действуют в точке С усилия, равные Р1 и Р2, изгибающий момент

МC Р1 (a L l) P2b,

МC 175595,1(1,98 0,78 0, 45) 87797,5 0,5 245833, 2 кН м.

Наиболее опасным является сечение у точки С. Приближенный расчет на прочность проведем по максимальным нормальным напряжениям σ, возникающим от действия изгибающего момента М.

σ Mmax ; σ [σ] ,

W n

где Мmах – максимальный изгибающий момент; W – момент сопротивления сечения стойки;

[σ] – допускаемое напряжение для материала стойки, [σ] =

=3 · 105 кН/м2,

п– коэффициент запаса, п = 1,5...2,5.

Рис. 72. Эпюры N, Q, М для балки АВ

Необходимый момент сопротивления сечения стойки

159

7.2.3. Расчет балки

Расчетная схема балки СС' представлена на рис. 73. Балка нагружена крутящим моментом Мо = Р1 (а – L) – Р2b и поперечной силой

Реакции в заделках определим из уравнений равновесия и условий симметрии:

Рис. 73. Расчетная схема балки СC'

Подставив численные значения, получим:

M0 176 695,8(1,98 0,78) 88 347,9 0,5 167 861 H м,

P0 176 695,82 88 347,92 197 552 Н,

МC 1672861 83 930,5 Н м,

RC 197 552 0,5 98 776 H.

160