Определение необходимых усилий на режущей кромке ковша

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Ковш 0, 65м²с зубьями. Площадь сеяния стружки для грунтов четвертой категории.

_IV= 9 * Кн * Нn * Kp; (28)

где Kp - коэффициент разрыхления, Кр = 1, 25;

Кн - коэффициент наполнения, Кн = 1, 35;

Нn - высота напорного вала, Нn = 300см.

_IV= 650000 * 1, 35 / 300 * 1, 25 = 2340см²

Толщина стружки равна:

c = _IV/ Вк; (29)

где Вк - ширина режущей кромки ковша, Вк = 115см.

c = 2340 / 115 = 20, 35;

Касательная составляющая реакции грунта резанию для прямоугольного периметра режущей кромки, оснащенного зубьями.

Р_01р= * hc * (Bk + hc) * (0, 55 + 0, 015 ) + 146 * * p; (30)

где - максимальная прочность на срез, = 0, 8кгс/м²;

- передний угол резания, = 30⁰;

G - прочность грунтов, G = 8кгс/см²;

p - ширина кромки зуба; p = 10мм;

ц/ - проекции износа режущей кромки ковша на вертикальную и горизонтальную ось; ц/ = 5; = 1см.

Р_01р= 0, 8 * 20, 35 (115 + 20, 35) * (0, 55 + 0, 015 * 30) + 14 * 8 * 10 * 1 = 3322, 68кгс = 32595, 49 Н;

Составляющая наполнения ковша в первом положении:

Р_01н¹= 0, 66 * Вк * Нn²* Кн²* * cos * M / Кр; (31)

где Нn - высота наполнения ковша, Нn = 0, 576м;

- объемный вес грунта, = 1900кгс/м³;

М - коэффициент трения грунта о грунт, М = 0, 8;

Р_01р= 0, 6 * 1, 15 * 0, 576²* 1, 35²* 1900 * 0, 8 * 0, 999/ 1, 25 = 557, 51кгс

Составляющее положение ковша в последнем положении:

Р_01н⁸= 557, 51 * cos 73⁰= 557, 51 * 0, 292 = 162, 79кгс;

Касательная составляющая резания

Р₀₁¹= √ Р_01р²+ Р_01н²

Р₀₁¹= √ 3322, 68²+ 557, 51²= 3370кгс;

Р₀₁⁸= √ 3322, 68²+ 162, 79²= 3327кгс;

Нормальная составляющая реакция резания

Р₀₂= 20 * G * * p;

Р₀₂= 20 * 8 * 10 * 1 = 1600кгс;

Расчет на прочность тяги

Расчетное положение: Тяга наклонена к горизонтальной плоскости под углом 45⁰, рукоять на полном вылете. Усилие в цилиндре тяги определим из моментов всех сил действующих на рыхлительное оборудование, относительно тяги стрелы.

Рц.с. = 0, 49 * 1, 09 + 0, 91 * 1, 31 + 0, 26 * 1, 78 + 0, 74 * 3, 64 / 0, 72 + 0, 8 * 1, 2 + 11, 5 * 5, 11 / 0, 72 = 102, 5т

Вертикальную и вертикальную составляющие реакции в тяги определим из сезмны проекции всех сил действующих на рыхлительное оборудование, на вертикальную и горизонтальную оси.

Ав = 102, 5 * cos 30⁰- 0, 49 - 0, 91 - 0, 26 - 0, 74 - 1, 88 - 11, 5 * cos 29⁰= 102, 5 * 0, 866 - 0, 49 - 0, 91 - 0, 26 - 0, 74 - 1, 88 - 0, 875 * 11, 5 = 74, 4т

Аг = 102, 5 * cos 60⁰- 11, 5 * cos 61 = 102, 5 * 0, 5 - 11, 5 * 0, 485 = 45, 7

Усилие в цилиндре Рц.р. определяем из уравнения моментов всех сил действующих на систему тяга-гидромолот относительно шарнира стрела-тяга.

Рц.р = Qp * 1, 24 + Qkr * 3 * 4, 05 / 1, 01 = 0, 74 * 1, 24 + 1, 88 * 3 * 11, 5 / 1, 01 = 52, 6т

Вертикальную и горизонтальную составляющие реакций в шарнире определим из суммы проекций всех сил действующих на систему тяга-гидромолот на вертикальную и горизонтальную оси.

Бв = 52, 6 * cos 69⁰- 0, 74 - 1, 88 - 11, 5 * cos 29⁰= 52, 6 * 0, 515 - 0, 74 -1, 88 - 11, 5 * 0, 875 = 14, 4т

Бг = 52, 6 * cos 31⁰- 11, 5 - 11, 5 * cos 61⁰= 52, 6 * 0, 857 - 11, 5 - 11, 5 * 0, 485 = 39, 5т

Изгибающий момент А - А тяги.

Миз = 39500 * 56 - 14400 * 64 = 1290000кгс/см

Момент сопротивления этого сечения при изгибе.

Wx = (48 * 36, 5³- 44 * 34, 9³) * 2 / 12 * 36, 5 = 2117см³

Нормальные напряжения

Gи = Миз / Wx = 1290000 / 2117 = 609кгс/см²

Расчетное положение тяги: тяга наклонена к горизонтальной плоскости под L 42⁰, тяга на полном вылете, гидромолот занимает рабочее положение.

В цилиндре тяга максимального усиления равна 38, 5т

Усилие в цилиндре рукояти Рц.р. определяем из уравнения моментов всех сил, действующих на систему тяга-стрела, относительно шарнира стрела-тяга.

Рц.р. = 0, 74 * 1, 25 + 1, 2 * 2, 59 + 14, 6 * 3, 36 / 1, 01 = 53т;

Реакция в шарнире тяга-стрела определим из суммы проекций всех сил, действующих на систему тяги-стрела, на вертикальную и горизонтальную оси.

Усилие резания дано суммарное.

Аг = 53 * cos 31⁰- 14, 6 * cos 27⁰= 32, 41т;

Ав =53 * cos 59⁰- 0, 74 - 1, 2 - 14, 6 * cos 63⁰= 18, 72т.

Реакция в шарнире гидромолот-тяга (действие на тягу).

Б = 38, 5 * cos 40⁰+ 14, 6 * cos 63⁰+ 1, 2 = 38, 5 * 0, 766 + 14, 6 * 0, 454 + 1, 2 = 37, 3т.

Б₂= 38, 5 * cos 50⁰- 14, 6 * cos 27⁰= 38, 5 * 0, 643 - 14, 4 * 0, 891 = 11, 75т.

Силы действия на тягу. Изгибающий момент в сечении I - I

Ми_I= Б * 107 - Бг * 70; (32)

Ми_I= 37300 * 107 - 11750 * 70 = 3168600кгс/см

Момент инерции данного сечения при изгибе.

J₁= (8, 8 * 34³- 31, 6³* 7, 2) * 2 / 12 = 9890, 2см³

Изгибающие направления в данном сечении

Gи_I= 3168600 / 2 *582 = 2722кгс/см³

Запас прочности по нормальным напряжениям

G = 4400 / 2722 = 1, 61кгс/см²;

Изгибающий момент в сечении 2 - 2.

Ми₂= 37300 * 55 - 11750 * 41 = 7571800кгс.см

Момент инерции сечения при изгибе

J₂= (8, 8 * 21, 6³- 7, 2 * 19, 2³/ 12 = 582см³;

Момент сопротивления при изгибе

W₂= 6287? 15 * 2 / 582 = 2700кгс/ см².

Расчет на прочность сечения 3-3 сварного шва

Принципиальная схема сечения 3-3 показана на рисунке №3.

Рисунок №3 - Схема к расчетам на прочность

Момент инерции для этого сложного сечения вычисляем табличным способом.

Таблица 2 - Момент инерции

сечение	F	У	Fу	Fу²
Две коробки	213, 6	27, 75	5927, 4
(44 х 1, 2)	105, 6	22, 6	2386, 6
(0, 6 х 35, 2)	21, 12	0, 3	6, 3
итого	340, 2	50, 65	8315, 3

Расстояние от оси х до центра тяжести сечения

L₁= 8315, 3 / 340, 3 = 24, 43см

Расстояние от нижней кромки сечения до центра тяжести

L₂= 55, 5 - 24, 43 = 31, 07см

Момент инерции относительно центра тяжести

₃= 89121 + 218423 - 24, 43²* 340, 3 = 104446см³

Момент сопротивления для нижних волокон

W₃= 14 * 104446 /31, 07 = 3361, 6см³

Изгибающий момент в данном сечении

Ми = 14 √ 32410²+ 18720²= 519000кгс.см

Нормальное напряжение

Gи = Ми / W₃= 519000 / 3361, 6 = 154, 3кгс/см²

Вывод: При расчете сварного шва 3-3 Ми определили прочность сварного шва в момент инерции относительно центра тяжести, 104446см³и нормальное напряжение которое составило 154, 3кгс/см².

Расчет на прочность пальца шарнира рычаг-гидромолот

Максимальная реакция пальца

Б = √ Б₂²+ Б₂²; (33)

Б = √ 37300 + 11750 = 39100кг/см²;

Максимальный изгибающий момент

Ми = 39100 * 15, 8 / 2 = 308890кгс.см

Момент сопротивления при изгибе

Wи = 0, 1 * d³; (34)

Wи = 0, 1 * 9³= 72, 9см³.

Изгибающие напряжения:

Gи = 308890 / 72, 9 = 4237.17кг/см²;

Запас прочности по нормальным напряжениям:

G = 6500 / 4237, 17 = 1, 53кг/см²;

Расчет гидроцилиндра тяги

Предлагается делать цилиндр с толщиной стенки 15мм. вместо 20мм. из трубы 170 х 18 ГОСТ 8734-75 вместо 180 х 28 ГОСТ 8732-70. Материал трубы сталь г 45 ГОСТ 8731-66. Предел текучести по ГОСТ 1050-74, Gг = 36005кг/см².

Расчет на прочность сечения посредине цилиндра

В указанном сечении не сказывается влияние сварки, крепящей цилиндр к днищу, по этому, напряжение можно вычислить по формуле. Напряжение сжатия на внутренней поверхности равны /при р = 350кг/см²/.

Gw = Р * D²+ d²- d²;

Gw = 350 * 17²+ 14²/ 17- 14²= 1825 кг/см²/.

Эти же напряжения для существующих цилиндров

Gw = 350 * 18²+ 14²/ 18- 14²= 1422 кг/см²/.

Запас прочности для нового цилиндра n = 1, 5-5;

G = 3600 / 1825 = 1, 97;

Запас прочности для существующего цилиндра

G = 3600 / 1422 = 2, 53;

Запас прочности достаточны.

Расчет на прочность цилиндра в сечении сварки, крепящей цилиндр к пяте.

Момент на единицу длины окружности по срезу радиусу.

М₀= Р / 2В²* (1 -М / 2);

В =⁴√ 3 * (1 - М²) / ²ср * h²; (35)

где М - коэффициент Пуассона, М = 0, 3;

h - толщина стенки; h = 1, 5см;

ср - средний радиус, ср = 7, 75см.

Р = 350 * 70 / 77, 5 = 316 кгс/см²- приведенное давление к среднему радиусу.

В = √ 3 * (1 - 0, 3²) / 7, 75²* 1, 75²= 0, 378¹см;

М₀= 316 / 2 * 0, 378²* (1 - 0, 3 / 2) = 939кгс * см /см;

Напряжение без учета осевой линии

Gx = М₀* 6 / h²;

Gx = 936 *6 / 1, 5²= 2500кг/см²/;

Предел текучести для материала сварки

Gт^св= 0, 9 * 3600 = 3240кг/см²/;

Запас прочности

КG = 3240 / 1, 2 * 2500 = 1, 08; где

КG - эффективный коэффициент концентрации напряжения, КG = 1, 2.

Для сравнения просчитаем прочность существующих цилиндров:

В = √ 3 * (1 - 0, 3²) / 8²* 2²= 0, 324¹см;

М₀= 316 * 0, 85 / 2 * 0, 324²= 1279кгс * см /см;

Например, без учета осевой силы:

Gх = 1279 * 6 / 2²= 1920кгс/см²;

G = 3240 / 1, 2 * 1920 = 1, 41

Момент инерции цилиндра предлагаемого в сечении перпендикулярно оси.

Jy = 0, 05 * ( 17⁴- 14⁴) = 2255см²;

Момент инерции штока.

Jшт = 0, 05 * 9⁴= 328см⁴;

Отношение Jy / Jшт = 2255 / 328 = 6, 87 > 5;

Вывод: гидроцилиндр тяги может делать из трубы 170х18 по ГОСТу 8734-75

Расчет гидромолота

Определение КПД оборудования. При забивании в мерзлый грунт рабочего органа, последнему передается только часть энергии А падающего бойка.

При непосредственном ударе бойка по инструменту АПД можно определить по формуле:

=³√ 0, 1 * m₁/ m₂; (36)

где m₁- масса бойка

m₂- масса инструмента

=³√ 0, 1 * 200 / 65 = 0, 67;

КПД оборудования составило 0, 67

Мощность привода

Рабочий цикл машины ударного действия состоит из следующих операций: установка оборудование в исходное положение, нанесение удара до отделения грунта от массива, извлечение рабочего органа из грунта.

Наиболее энергоемкой является операция по извлечению рабочего органа из грунта, на выполнение которого необходима мощность привода.

N = (G₁+ G₂) [ ] К₂/ ₁; (37)

где G₁- масса бойка;

G₂- масса рабочего органа;

- скорость подъема оборудования;

К₂- коэффициент учитывающий защемляемость рабочего органа; К₂= 1, 5;

₁- КПД.

N = (200 + 65) * 0, 8 * 1, 5 / 0, 67 = 474кВт.

Вывод: При расчете мощности привода, мы получаем 474кВт что позволяет машине для поднятия бойка из грунта.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒