книги / Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования

находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные уси­ лия достигают максимальных величин. В условных точках 0 '2 и 0"2 зад­ них мостов действуют вертикальные реакции Z2n и Z2n и силы тяги Х2п и Х2п. Кроме того, на задних мостах за счет упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y2 (на создание ее усилий сцепле­ ние не расходуется). Передним мостом воспринимается боковая реакция Y\ по пределу сцепления. В точках O'I и 0"i действуют реакции Z\n и Z\ni в центре тяжести автогрейдера сосредотачиваются сила его веса G и равно­ действующая инерционных сил Ри, подсчитываемая по формуле

Рп= (Яд - 1) 0тах 0 2=(1,5 - 1) 0,85-73,7 = 31,3 кН,

где КА - коэффициент динамичности, принимаемый для первого расчетно­ го положения,^ = 1,5;

Отах - максимальный коэффициент использования сцепного веса маши-

НЫ, Ojnax —0,85,

G2 - сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на его задний мост, G2~ 73,7 кН.

Составляя уравнения равновесия, получают выражение для определе­ ния неизвестных сил:

L * = O о 2 еш и + ^ Р г е , п а х + Л , - ' ,* = о .

Реакцию Z2n находят из уравнения

lM<y{y=Q -.Z2n L - Q - L + ?± Н = О,

где ср б шах ” максимальный коэффициент бокового сдвига,

Ф б шах “ Оmax ^ f ~ 0,85 + 0,05 = 0,9,

здесь/ - коэффициент сопротивления перекатыванию,/= 0,05. Далее определяют боковую реакцию Y2:

m 0z = 0 : Y2 Ц - х 2 ъ - Рк | + Yi{L - Ц ) = 0,

Z2n0maХЬ + РИ~ Г 1{ Ь - Ц )

Заменяя шарнир О4 равновеликой системой сил X,4 , Y4 и Z4 , можно рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сече­ нии I-I с наибольшим плечом п. На это сечение будут воздействовать:

- изгибающий момент М \ = Z4 л = 30,1-2,32 = 69,8 кНм; - изгибающий момент М \ - Y4 п = 47,3-2,32 = 109,7 кНм; - растягивающее усилие Х4= 94,4 кН.

Для расчета профиля, составленного из двух стандартных, выбирают швеллер № 24а размерами Jx\ = Л 2 ~ 3180 см4, Jy\ = Jyi = 254 см4, h =24 см, Ъ= 9,5 см, *о= 2,67 см, F= 32,9 см2

Задаваясь параметрами и типом сечения (рис. 13), определяют возникающие в нем на­

<%м=Ои + сти + сР - [ ст]:

асум= 131,7+ 291,1 +28,7 = 451,5 МПа; стСуМ=451,5 МПа < [а] = 541,7 МПа.

Расчет отвала

Расчет отвала следует проводить с учетом нагружения его максималь­ ной реакцией грунта Рх, приложенной к концу отвала, находящегося в по­ ложении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис. 14). При этом считают, что сила Рх действует по оси симметрии отва­ ла, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрегают возникающи­ ми в нем напряжениями от кручения. Таким образом, расчет отвала сво­ дится к расчету его на изгиб как консоли.

Рис. 14. Схема сил для расчета отвала

Изгибающий момент в опасном сечении I-I

Ми = Рх h =92,6-3,42 = 316,7 кНм,

где /0 - длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов,

/0 = 1отв/2 + / + /i/2 = 3,72/2 + 0,81 + 1,5 /2 = 3,42 м, здесь £отвдлина отвала, в= 3,72 м;

/- максимальный вынос отвала в сторону, / = 0,81м (см. техниче­ ские характеристики);

1\ - расстояние между опорами отвала, 1\ = 1,5 м (см. рис. 14). Силу Рх принимают равной 92,6 кН, так как она максимальна при пер­

вом расчетном положении.

Под действием силы Рх в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии 0 0 , возникнут напряжения растяжения, а в части, расположенной слева от сечения, - напряжения сжатия.

Для расчета моментов сопротивления зоны растяжения сечения Wp и зоны сжатия Wcm необходимо определить расположение нейтральной ли­

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

оц - центральный угол дуги отвала, а\ = со/2 = 65°/2 = 32,5° = 0,567. Момент инерции в ссчснии I-I

где 8 - толщина отвала, 5=10 мм.

Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения оп­ ределяют по выражениям

Wp = J/a = 56-10“б/0,06 = 933,3-ю Л ш 3;

Wc* =J/b = 56ЛОЛО.ОЗ = 1866,7-10"* мм3

Нормальные напряженият в растянутых в волокнах

ор = MJWP = 316700/933,3-K f6= 339,3 МПа;

в сжатых

стсж= Л/„/Жсж= 316700/1866,7-10^= 169,7 МПа.

Полученные напряжения необходимо сравнить с допускаемыми и убе­ диться, что они не превышают последних.

Допускаемое напряжение [а] =541,7 МПа; тогда ар = 339,3 МПа < < [а] = 541,7 МПа; а сж= 169,7 МПа < [а] =541,7 МПа.

Отвал из выбранного материала и выбранной толщины отвала удовле­ творяет условиям прочностного расчета.

Коэффициент запаса прочности АГ3= ст„р/ср = 650/339,3 = 1,9.

где Ор- наибольшее из напряжений растяжения и сжатия, ор = 339,3 МПа.

Коэффициент запаса прочности большой, значит, можно уменьшить толщину стенки или выбрать другой менее прочный материал, что приве­ дет к уменьшению металлоемкости и капиталовложений в производимый отвал.

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ АВТОГРЕЙДЕРА

Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера являет­ ся механизм подъема и опускания отвала, поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции подъема отвала.

Рассмотрим расчет механизмов подъема отвала, поворота отвала, из­ менения угла резания отвала, выдвижения отвала, выноса тяговой рамы в сторону.

Механизм подъёма отвала

Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок.

Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глу­ бину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Усилие подъёма определяется в соответствии с расчётной схемой (рис. 15).

Рис. 15. Схема для определения усилия подъёма отвала

Для определения величины подъемного усилия Su принимают сле­ дующее расчетное положение: отвал заглублен одним концом, произво­ дится подъем этого конца отвала; на отвал действует максимальная гори­ зонтальная составляющая реакции грунта Р\. При этом принимают сле­ дующие допущения: вертикальная составляющая реакции грунта препят­ ствует подъему отвала; вес отвала с ножом, вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы; нагрузка воспри­ нимается одним механизмом подъема.

При расчете подъемного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъема отвала принимают равной 15 см/с, тогда подъем­ ное усилие без учета инерционных сил можно рассчитывать по формуле

Sn= С?2 /2+ С,/4-Л/1)//з= (17,8*2,32 + 34-1,74-35,50,87)/2,9=23,99«24 кН.

фсц - коэффициент сцепления, фсц= 0,45; G- вес автшрейдера, G = 105,3 кН.

Размеры 1\9/2, /3 сняты с чертежа и равны соответственно 0,87; 2,32 и 2,9 м; / 4 принимают приблизительно равной 0,75 12=0,75-2,32 = 1,74 м.

Так как" подаемюпусканйе отвала 1фоизводят"дааТидроцйлиндра, То приходящееся на каждый гидроцилиндр максимальное усилие

5п = 5п/2 = 24/2=12кН.

где Ргусилие на штоке, Рг= Sn= 12 кН; Р - давление в системе, Р = 10 МПа; г|г- гидравлический КПД, г\г= 1; г|м - механический КПД, т|м = 0,85.

По ГОСТ 12447-80 выбирают стандартный внутренний диаметр гид­ роцилиндра, Dp=40 мм.

Диаметр штока

dm= (0,3.. .0,4) Dp= 0,35-40 = 14мм.

Мощность гидроцилиндра механизма подъёма отвала

NT=Pr Vn = 12*0,15 = 1,8 кВт,

где Fn - скорость движения порпшя, Vn- 15 см/с = 0,15 м/с.

Механизм поворота отвала

Мощность привода механизма поворота вследствие ее небольшой ве­ личины требуется определять только в случаях, когда поворот отвала про­ изводится от индивидуальных гидромоторов (рис. 16).

При включении механизма поворота вращательное движение совер­ шают отвал с ножом, поворотный круг с кронштейнами и отдельные части механизма поворота, непосредственно связанные с поворотным кругом.

Рис. 16. Схема для определения усилия поворота отвала

Механизм поворота отвала рассчитывают для положения, когда отвал вынесен в сторону и к его концу приложена максимально возможная си­ ла

Рк =К FCT= 15-0,6 = 9 кН,

где К - удельное сопротивление грунта резанию, К = 15 кПа;

FCTплощадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта при ре- 2

зании полной длиной отвала, т.е. FCT= 0,6 м

Тогда, с учётом коэффициента динамичности kR момент на поворотном круге находят по формуле

М=кдРк1х= 1,2-9-1,5 = 16,2 кНм,

где 1\ - расстояние от конца отвала до центра поворота круга, 1\ = 1,5м.

По моменту сопротивления повороту рассчитывают мощность приво­ да механизма поворота отвала:

Мсо 16,2 -0,027 = 0,58 кВт,

Л0,75