Проектирование рабочего оборудования одноковшового экскаватора

Определение размеров базовой части гусеничного экскаватора (объема ковша, глубины копания и высоты нагрузки), основных параметров ковша и насосно-силовой установки. Выбор типоразмеров гидроцилиндров и их привязка. Металлоконструкция рукояти и стрелы.

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 09.02.2011
Размер файла 2,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

в). N3•(Х3) - РОХ - Р 2Y = 0

N3•(Х3) = РОХ2Y = -4.5 кН

Рассмотрим четвертый участок 2.52 ? Х4 ? 2.7 м:

а). -Q4•(Х4) + РОY - Р1Y 3Y - q•X4 = 0

Q4•(Х4) = РОY - Р1Y 3Y - q•X4

Q4•(2.52) = 14.1 -66.5+483.3-6.75•2.52 = 413.89 кН

Q4•(2.7) = 14.1 -66.5+483.3-6.75•2.7 = 412.89 кН

б). М4•(Х4) - М3 + М12 - РОY •(Х4) + Р3Y •(Х-l1-l2) + q•X4 •( X4/2) +

+ Р1Y •(Х-l1) = 0

М4•(Х4) = М3 - М12 + РОY •(Х4) - Р3Y •(Х-l1-l2) - q•X4 •( X4/2) - Р1Y •(Х-l1)

М4•(2.52) =133.2 - 2.39 - 79.3 -6.75•2.52 (2.52/2)+ 14.1 •2.52 - 66.5•(2.52- 0.231) +0 = -86.61 кНм

М4•(2.7) = 133.2 - 2.39 - 79.3 -6.75•2.7 (2.7/2)+ 14.1 •2.7 - 66.5•(2.7 -0.231) + 483.3•(2.7 -0.231) = - 12.2 кНм

в). N4•(Х4) - РОХ - Р 2Y + Р3Y = 0 N4•(Х4) = РОХ 2Y - Р3Y = -252.73 кН

Рассмотрим пятый участок

0 ? Х5 ? 0.3 м:

а). -Q5•(Х5) +Р4Y - q2•X4 = 0

Q5•(Х5) = -Р4Y + q2•X4

Q4•(0) = -Р4Y = -488.2 кН

Q4•(0.3) = -488.2 -0.9•0.3 = -487.93 кН

б). М4 + М5 - Р4 •(Х4) + q•X5 •( X5/2) = 0

М5•(0) = -73.8 кНм

М5•(0.3) = - 73.8 -0.9•0.3 (0.3/2)+ 488.3•0.3 = - 72.6 кНм

в). N4•(Х4) = -Р4Х = -64.2 кН

Произведем расчет пальцев проушин рукояти.

1. Расчет пальца проушины рукояти для крепления ковша:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 250 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия ковша РКОВ = 230.73 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рков / 2• А ПАЛ = 230730 / 2• 4415.625 = 26.1 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Рков • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 348.3 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х (термообработка - закалка и средний отпуск с пределом текучести 480 МПа). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

2. Расчет пальца проушины рукояти для крепления коромысла:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия от коромысла Ркор = 77.18 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ркор / 2• А ПАЛ = 77180 / 2• 4415.625 = 8.73 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Ркор • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 175.25 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х (термообработка - закалка и средний отпуск с пределом текучести 480 МПа). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

3. Расчет пальца проушины рукояти для крепления стрелы:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия стрелы РСТР = 555.1 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рстр / 2• А ПАЛ = 555100 / 2• 4415.625 = 62.85 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Рстр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 1260 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40ХН утек = 1450 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

4. Расчет пальца проушины рукояти для крепления гидроцилиндра рукояти:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 250 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра рукояти РГЦР = 492.5 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ргцр / 2• А ПАЛ = 492500 / 2• 4415.625 = 55.76 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Ргцр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 743.5 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

5. Расчет пальца проушины рукояти для крепления гидроцилиндра ковша:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 250 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра ковша Ргцк = 248.6 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ргцк / 2• А ПАЛ = 248600 / 2• 4415.625 = 28.15 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Ргцк • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 375 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 Мпа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Определим сечение рукояти в шарнире соединения рукояти с ковшом

Определим размеры поперечного сечения рукояти. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.196 • (0.118 - 0.075) = 0.00843 м2

X1 = b / 2 = 0.098 м

Y1 = H / 2 = 0.059 м

2. F2 = Bh+2b • (H - h) = 0.238 • 0.023 + 2 • 0.021 • 0.021) =

= 0.00638 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0147 м

Y1' = H - Y1 = 0.02985 м

1. F3 = Bh+2b • (H - h) = 0.238 • 0.023 + 2 • 0.021 • 0.021) =

= 0.00638 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0147 м

Y1' = H - Y1 = 0.02985 м

Определим статические моменты каждой фигуры, а так же общие координаты YC:

SX = F1Y1 + F2Y2 + F3Y3 = 0.001737 м3 YC = SX / ? Fобщ = 0.001737/ 0.021184 = 0.082 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.196 / 12 • (0.1183 - 0.0753) = 0.000119673 м4

2. JX2 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= =0.000037432 м4

3. JX3 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= =0.000037432 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000066358 м4

JX3 + ( y3)2 F3 = 0.000066358 м4

JX общ =?JXi = 0.000252389 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.00307 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 1-1:

у = N /Fвсего сечения = 10.8 МПа,

N = 230 кН;

Fвсего сечения = 0.021184 м2

у ЭКВ = = 10.8 МПа

Определим сечение рукояти 2-2.

Определим размеры поперечного сечения рукояти 2-2. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.195 • 0.238 - 0.149• 0.196 = 0.017206 м2

X1 = 0.119 м

Y1 = 0.0975 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 9.3 • 10-5 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.000954 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 2-2:

у max= Mизг /W = 46 МПа,

где

Мизг = 44.54 кНм

ф = Q / ?Fст = 9.43 МПа,

где

Q = 59.04 кН;

?Fст = 0.006258 м2

у = N /Fвсего сечения = 13.6 МПа,

где

N = 234.1 кН;

Fвсего сечения = 0.017206 м2

у ЭКВ = = 61.7 МПа

Определим сечение рукояти в шарнире соединения рукояти с коромыслом 3-3.

Определим размеры поперечного сечения рукояти 3-3. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.196 • (0.135 - 0.075) = 0.01176 м2

X1 = b / 2 = 0.098 м

Y1 = H / 2 = 0.0675 м

1. F2 = Bh+2b • (H - h) = 0.238 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.0551 - 0.023) =

= 0.00682 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0169 м

Y1' = H - Y1 = 0.0382 м

1. F3 = Bh+2b • (H - h) = 0.238 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.0849 - 0.023) =

= 0.0080738 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.02516 м

Y1' = H - Y1 = 0.05974 м

Определим статические моменты каждой фигуры, а так же общие координаты YC:

SX = F1Y1 + F2Y2 + F3Y3 = 0.00273409 м3

YC = SX / ? Fобщ = 0.00273409/ 0.030576 = 0.09 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.196 / 12 • (0.1353 - 0.0753) =

= 0.000033287 м4

2. JX2 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000156 м4

3. JX3 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000151 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX1 + ( y1)2 F1= 0.0000346 м4

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000192 м4

JX3 + ( y3)2 F3 = 0.000231 м4

JX общ =?JXi = 0.000458 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.0051 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 3-3:

у max= Mизг /W = 0.13 МПа,

где

Мизг = 0.68 кНм

ф = Q / ?Fст = 33.9 МПа,

где

Q = 53.95 кН;

?Fст = 0.0015918 м2

у = N /Fвсего сечения = 8.78 МПа,

где

N = 234.1 кН;

Fвсего сечения = 0.026656 м2

у ЭКВ = = 59.3 МПа

Определим сечение рукояти 4-4.

Определим размеры поперечного сечения рукояти 4-4. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.022876 м2

X1 = 0.119 м

Y1 = 0.165 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 0.0001925 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.00161 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 4-4:

у max= Mизг /W = 27.6 МПа,

где

Мизг = 44.54 кНм

ф = Q / ?Fст = 4.9 МПа,

где

Q = 59 кН;

?Fст = 0.011928 м2

у = N /Fвсего сечения = 10.2 МПа,

где

N = 234.1 кН;

Fвсего сечения = 0.022876 м2

у ЭКВ = = 38.74 МПа

Определим сечение рукояти в шарнире соединения рукояти с стрелой.

Определим размеры поперечного сечения рукояти. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.238 • (0.135 - 0.075) = 0.0143 м2

X1 = b / 2 = 0.119 м

Y1 = H / 2 = 0.0675 м

2. F2 = Bh+2b • (H - h) = 0.238 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.303 - 0.023) =

= 0.01723 м2

X1 = B / 2 = 0.119 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0115 м

Y1' = H - Y1 = 0.188 м

Определим статические моменты каждой фигуры, а так же общие координаты YC:

SX = F1Y1 + F2Y2 = 0.0073 м3

YC = SX / ? Fобщ = 0.0073/ 0.03153 = 0.232 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.238 / 12 • (0.1353 - 0.0753) = 0.0000404 м4 2. JX2 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.00070024 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX1 + ( y1)2 F1= 0.000314 м4

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000936 м4

JX общ =?JXi = 0.00125 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.00538 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 5-5:

у max= Mизг /W = 16 МПа,

где

Мизг = 86.6 кНм

ф = Q / ?Fст = 35.1 МПа,

где

Q = 413 кН;

?Fст = 0.01176 м2

у = N /Fвсего сечения = 8 МПа,

где

N = 252.7 кН;

Fвсего сечения = 0.03153 м2

у ЭКВ = = 65 МПа

2.9 Расчет металлоконструкции стрелы

Определим наиболее нагруженное положение стрелы.

В положении 3Р будет максимальное усилие действующие на шарнир В (стрела и рукоять) от рукояти.

Зная значения максимального усилия гидроцилиндра стрелы, гидроцилиндра рукояти, усилия в шарнире соединения стрелы с рукоятью, методом плана сил определим силы, которые действуют в шарнирах стрелы. Все построения для определения сил, выполним в масштабе.

Воспользовавшись методом плана сил, мы определили значение и направление силы Р1 = 790.6 кН.

Рис.20 План сил возникающих в стреле.

Выполним проверку:

УFx = 0;

УFy = 0;

УFx = 0

Р4 = 555.1 · cos 54? = -324 кН;

Р3 = 492.5 · cos 51.5? = 308.6 кН;

Р2 = 824.6 · cos 47? = -560 кН;

Р1 = 790.6 · cos 43.5?= 575.4 кН.

308.6 - 324 + 575.4 - 560 = 0

УFy = 0

Р4 = 555.1 · cos36? = -448 кН;

Р3 = 492.5 · cos 38.5? = 387 кН;

Р2 = 824.6 · cos 43? = 604 кН;

Р1 = 790.6 · cos 46.5? = -543 кН;

Исходные данные для расчета стрелы:

Р1 = 790.6 кН;

Р2 = 824.6 кН;

Р3 = 492.5 кН;

Р4 = 555.1 кН;

Р1X = 790.6• cos 20? = 742.9 кН;

Р1Y = 790.6• cos 80? = 137.28 кН;

Р2X = 824.6 • cos 85.5? = 800 кН;

Р2Y = 824.5 • cos 4.5? = 199.48 кН;

Р3X = 492.5 • cos 4? = 491.3 кН;

Р3Y = 492.5 • cos 86? = 34.3 кН;

Р4X = 555.1 • cos 7.5? = 550.3 кН;

Р4Y = 555.1 • cos 82.5? = 72.45 кН;

М1 = 492.5• 0.422 = 207.8 кНм;

q1 = 5.36 кНм - распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

q2 = 8.99кНм - распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

Схема распределений усилий в стреле.

Рассмотрим первый участок 0 ? Х1 ? 2.35 м:

а). Q1•(Х1) + Р1Y + q1 •X1 = 0

Q1•(Х1) = - Р1Y - q1 •X1

Q1•(0) = - Р1Y - q1 •X1 = -137.28 - 0 = -137.28 кН

Q1•(2.35) = - Р1Y - q1 •X1 = -137.28 - 2.35 • 5.36 = -149.08 кН

б). М1•(Х1) + Р1Y •(Х1)+ q1 •X1 •( X1/2) = 0

М1•(Х1) = - Р1Y •(Х1) - q1 •X1 •( X1/2)

М1•(0) = - Р1Y •(Х1) - q1 •X1 •( X1/2)= 0

М1•(2.35) = - Р1Y •(Х1) - q1•X1 •( X1/2)= - 137.28 •(2.35) - 2.35 • 5.36 •( 2.35/2)= -337.4 кНм

в). N1•(Х1) - Р = 0

N1•(Х1) = Р= 742.9 кН

Рассмотрим второй участок 2.35 м ? Х2 ? 2.4 м:

а). Q2•(Х2) + Р1Y - Р2Y + q1•X = 0

Q2•(Х2) = - Р1Y + Р2Y - q1•X2

Q2•(2.35) = 199.48 - 137.28 - 5.36•2.35 = 49.6 кН

Q2•(2.4) = 199.48 - 137.28 - 5.36•2.4 = 49.3 кН

б). М2•(Х2) + Р1Y •(Х2) - Р2Y •(Х2 - l1) + q1 Х22 - l1) = 0

М2•(Х2) = - Р1Y •(Х2) - Р2Y •(Х2 - l1) - q1• Х22 - l1)

М2•(2.35) = 0 - 137.28•2.35 - 5.36•2.35•(2.35/2) = - 337.4 кНм

М2•(2.4) = 199.48•(2.4 - 2.35) - 137.28•2.4 - 5.36•2.4•(2.4/2) = -334.9кНм

в). N1•(Х2) - Р + Р = 0 N1•(Х2) = Р- Р = 742.9 - 800 = -57.1 кН

Рассмотрим третий участок 0 м ? Х3 ? 1.83 м:

а). Q3•(Х3) - Р4Y - q2 • X3 = 0

Q3•(Х3) = Р4Y +q2 • X3

Q3•(0) = Р4Y + q2 •X3 = 72.45 кН

Q3•(1.83) = Р4Y + q2 •X3 = 72.45 + 8.99•1.83= 88.9 кН

б). - М3•(Х3) - Р4Y •(Х3) - q2 •X3•( X3/2) = 0

М3•(Х3) = - Р4Y •(Х3) - q2 •X3•( X3/2)

М3•(0) = 0 кНм

М3•(1.83) = - Р4Y •(Х3) - q2 •X3•( X3/2)= - 8.99 •1.83 • (1.83 /2) - 72.45•1.83 = -269.1 кНм

в). N3•(Х3) + Р = 0 N3•(Х3) = - Р = - 550.3 кН

Рассмотрим четвертый участок 1.83 ? Х4 ? 2.64 м:

а). Q4•(Х4) + Р3Y - Р4Y - q•X4 = 0 Q4•(Х4) = - Р3Y + Р4Y + q•X4

Q4•(1.83) = - Р3Y + Р4Y + q•X4 = 8.99 •1.83 + 72.45 - 34.3 = 54.6 кН

Q4•(2.64) = - Р3Y + Р4Y + q•X4 = 8.99 •2.64 + 72.45 - 34.3= 61.88 кН

б). - М4•(Х4) - М1 - Р4Y •(Х4) + Р3Y •(Х4 - l1) - q•X4 •( X4/2) = 0

М4•(Х4) = - М1 - Р4Y •(Х4) + Р3Y •(Х4 - l1) - q•X4 •( X4/2)

М4•(1.83) =- 207.8 - 72.45 •(1.83) + 0 - 8.99•1.83 •( 1.83/2) = - 355.43 кНм

М4•(2.64) =- 207.8 - 72.45 •(2.64) + 34.3(2.64-1.83) - 8.99•2.64 •( 2.64/2) = =- 402.6 кНм

в). N4•(Х4) - Р+ Р = 0

N4•(Х4) = Р - Р = 491.3 - 550.3 = - 59 кН

Произведем расчет пальцев проушин стрелы.

1. Расчет пальца проушины стрелы для крепления рукояти:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия в шарнире стрелы РРУК = 555.1 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ррук / 2• А ПАЛ = 555100 / 2• 4415.625 = 62.85 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Ррук • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 1260 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40ХН утек = 1450 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

2. Расчет пальца проушины стрелы для крепления гидроцилиндра рукояти:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 70 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 236 мм - длина пальца;

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 702 = 3846.5 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 353 = 33656.875 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра стрелы РГЦР = 492.5 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ргцр / 2• А ПАЛ = 492500 / 2• 3846.5 = 64 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Ргцр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 702 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

3. Расчет пальца проушины стрелы для крепления гидроцилиндра стрелы:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 120 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины стрелы);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 1202 = 11304 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 603 = 169560 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра стрелы РСТР = 824.6 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рстр / 2• А ПАЛ = 824600 / 2• 11304 = 36 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Рстр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 457 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

4. Расчет пальца проушины для крепления стрелы к базе экскаватора:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 120 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 595 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины стрелы);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 1202 = 11304 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 603 = 169560 мм3

Зная значение усилия в шарнире стрелы РБ = 790.6 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рб / 2• А ПАЛ = 790600 / 2• 11304 = 34.9 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Рб • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 693.5 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с базой экскаватора 1-1.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 1-1. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.595 • (0.234 - 0.120) = 0.06783 м2

X1 = b / 2 = 0.2975 м

Y1 = H / 2 = 0.117 м

Определим момент инерции сечения:

JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.595 / 12 • (0. 2343 - 0. 1203) = 0.0005536 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = b / 6Н • (H3 - h3) =0.00469 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 1-1:

у = N /Fвсего сечения = 10.9 МПа,

N = 742.9 кН;

Fвсего сечения = 0.06783 м2

у ЭКВ = = 10.9 МПа

Определим сечение стрелы 2-2.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 2-2. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.369 • 0.340 - 0.323• 0.298 = 0.029206 м2

X1 = 0.17 м

Y1 = 0.1845 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 0.000496 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.002919 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 2-2:

у max= Mизг /W = 57.79 МПа,

где

Мизг = 168.7 кНм

ф = Q / ?Fст = 10.55 МПа,

Q = 143.18 кН;

?Fст = 0.013566 м2

у = N /Fвсего сечения = 12.7 МПа,

где

N = 371.45 кН;

Fвсего сечения = 0.029206 м2

у ЭКВ = = 72.85 МПа

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с гидроцилиндром стрелы 3-3.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 3-3. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.298 • (0.200 - 0.120) = 0.02384 м2

X1 = b / 2 = 0.149 м

Y1 = H / 2 = 0.1 м

1. F2 = Bh+2b • (H - h) = 0.340 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.1675 - 0.023) =

= 0.013889 м2

X1 = B / 2 = 0.17 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0483 м

Y1' = H - Y1 = 0.1192 м

2. F3 = Bh+2b • (H - h) = 0.340 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.1675 - 0.023) =

= 0.013889 м2

X1 = B / 2 = 0.17 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0483 м

Y1' = H - Y1 = 0.1192 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.298 / 12 • (0.23 - 0.123) = 0.000155754 м4

2. JX2 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000306433 м4

3. JX3 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000306433 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000446 м4

JX3 + ( y3)2 F3 = 0.000446 м4

JX общ =?JXi = 0.00105 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.00461 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 3-3:

у max= Mизг /W = 73.18 МПа,

где

Мизг = 337.4 кНм

ф = Q / ?Fст = 31.5 МПа,

Q = 49.6 кН;

?Fст = 0.0015918 м2

у = N /Fвсего сечения = 1.1 МПа,

где

N = 57.1 кН;

Fвсего сечения = 0.051618 м2

у ЭКВ = = 74.3 МПа

Определим сечение стрелы 4-4.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 4-4. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.00588 м2

X1 = 0.170 м

Y1 = 0.2275 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 0.000588 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.00346 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 4-4:

у max= Mизг /W = 97.15 МПа,

где

Мизг = 336.15 кНм

ф = Q / ?Fст = 2.8 МПа,

где

Q = 49.6 кН;

?Fст = 0.017178 м2

у = N /Fвсего сечения = 9.71 МПа,

где

N = 57.1 кН;

Fвсего сечения = 0.00588 м2

у ЭКВ = = 106.96 МПа

Определим сечение стрелы 5-5.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 5-5. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.0031138 м2

X1 = 0.170 м

Y1 = 0.2075 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 0.000545508 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.00320887 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 5-5:

у max= Mизг /W = 46 МПа,

где

Мизг = 147.63 кНм

ф = Q / ?Fст = 5.73 МПа,

где

Q = 88.9 кН;

?Fст = 0.015498 м2

у = N /Fвсего сечения = 176.7 МПа,

где

N = 550.3 кН;

Fвсего сечения = 0.0031138 м2

у ЭКВ = = 222.92 МПа

Определим сечение стрелы 6-6.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 6-6. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = HB - bh = 0.0028282 м2

X1 = 0.170 м

Y1 = 0.1735 м

Определим момент инерции сечения:

JX = HB3 -b h3 / 12 = 0.000472746 м4

Определим момент сопротивления сечения:

W = HB3 -b h3 / 6H = 0.00278086 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 6-6:

у max= Mизг /W = 48.38 МПа,

где

Мизг = 134.55 кНм

ф = Q / ?Fст = 5.2 МПа,

где

Q = 66.137 кН;

?Fст = 0.012642 м2

у = N /Fвсего сечения = 27.8 МПа,

где

N = 78.6 кН;

Fвсего сечения = 0.0028282 м2

у ЭКВ = = 76.7 МПа

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с рукоятью 7-7.

Определим размеры поперечного сечения стрелы 7-7. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = hb = 0.067 • 0.064 = 0.004288 м2

X1 = b / 2 = 0.032 м

Y1 = h / 2 = 0.0335 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

Учитывая поправку Штейнера получим JX :

JX = (b h3 / 12+ F • (y) 2) • 4 = 0.000352268 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX / YC = 0.0033709 м3

Определим напряжения возникающие в сечение 7-7:

ф = Q / ?Fст = 7.23 МПа,

где

Q = 124 кН;

?Fст = 0.017152 м2

у = N /Fвсего сечения = 27.05 МПа,

где

N = 463.9 кН;

Fвсего сечения = 0.017152 м2

у ЭКВ = = 29.8 МПа

По окончанию расчетов рукояти, стрелы и ковша примем сталь марки 09Г2С ГОСТ 19282-73 с пределом текучести 305 МПа, которая рекомендуется в "РД 2201…86" для проектирования металлоконструкции экскаватора.

Заключение

В проекте, в соответствии с темой "Проектирование рабочего оборудования одноковшового экскаватора", было спроектировано рабочее оборудование экскаватора, состоящие из стрелы, рукояти и ковша, тяги, коромысла с привязанными к ним гидроцилиндрами. Для осуществления данного проекта проведены расчеты:

- разработка базовой части гусеничного экскаватора;

- определение основных параметров рабочего оборудования;

- расчет рабочего оборудования;

- расчет параметров ковша;

- расчет объёмного гидропривода рабочего оборудования экскаватора;

- расчет параметров насосно- силовой установки. Выбор типоразмеров насосов и первичного двигателя;

- расчет металлоконструкции рабочего оборудования;

В результате данных расчетов получили основные характеристики экскаватора:

- объём ковша - 0.4 м3;

- глубина копания - 5.91 м;

- максимальная высота выгрузки - 4.6 м;

- максимальный радиус копания - 8.9 м;

- угол поворота рабочего оборудования - 360?;

экскаватор ковш гидроцилиндр металлоконструкция

Список литературы

1. Крикун В.Я., Манасян В.Г. "Расчет основных параметров гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата" Издание первое - М., "Издательство Ассоциации строительных вузов", 2001 г.

2. Анурьев В.И. " Справочник конструктора-машиностроителя", т.1. М., "Машиностроение", 1979 г.

3. Анурьев В.И. " Справочник конструктора-машиностроителя", т.2. М., "Машиностроение", 1980 г.

4. Анурьев В.И. " Справочник конструктора-машиностроителя", т.3. М., "Машиностроение", 1981 г.

5. Крикун В.Я., "Привязка гидравлических цилиндров копающих механизмов к рабочему оборудованию экскаватора" - М., "Строительные и дорожные машины", 1997 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Предварительный выбор одноковшового экскаватора. Определение условий разгрузки ковша. Расчет забоев одноковшовых экскаваторов с рабочим оборудованием "Обратная лопата" Э0–3322Д. Выбор монтажного крана. Этапы расчета производительности экскаватора.

    курсовая работа [90,5 K], добавлен 21.06.2011

  • Конструктивные особенности одноковшовых экскаваторов. Области применения экскаваторов. Определение линейных размеров рабочего оборудования. Расчет основных параметров механизма передвижения. Основные пути повышения производительности экскаватора.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.12.2014

  • Расчёт профиля и номинальной вместимости основного ковша, сопротивлений при черпании материала ковшом погрузчика. Расчет механизма подъема стрелы. Выбор гидроцилиндров поворота ковша и подъема стрелы. Расчет производительности фронтального погрузчика.

    курсовая работа [506,6 K], добавлен 22.04.2014

  • Расчет параметров базовой машины и технологического оборудования колесного погрузчика. Построение кинематической схемы механизма поворота ковша. Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша (захвата). Прочностной расчет сварного шва.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.09.2012

  • Определение линейных размеров и масс узлов экскаватора. Силовая установка и выбор привода двигателя. Расчет гидромеханизмов обратной лопаты. Производительность и себестоимость разработки грунта. Устойчивость экскаватора при оборудовании обратной лопатой.

    курсовая работа [334,5 K], добавлен 13.05.2015

  • Модернизация гидропривода одноковшового экскаватора четвертой размерной группы ЭО 4225. Влияние температуры рабочей жидкости на параметры и характеристики гидравлического привода. Тепловой и гидравлический расчеты гидропривода одноковшового экскаватора.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 12.09.2012

  • Техническая характеристика машины - экскаватора без рабочего оборудования. Преимущества использования рабочего оборудования обратная лопата на экскаваторе ЭО-4121 в сравнении с экскаватором Э-652Б. Гидросистема управления навесным оборудованием.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 02.06.2015

  • Расчет усилий резания грунта и перемещения грунта. Тяговый расчет гусеничной машины. Производительность экскаватора. Гидросистема управления навесным оборудованием. Управление тормозами механизма передвижения. Возможные неисправности гидроцилиндров.

    курсовая работа [660,4 K], добавлен 25.02.2015

  • Расчет основных параметров траншеи. Анализ конструкции бульдозера и одноковшового экскаватора. Определение их количества и основных параметров. Технические характеристики самосвала, автотопливозаправщика, полуприцепа, тягача, водовоза, автомастерской.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 03.06.2015

  • Особенности работы скреперов, операции технологического цикла. Особенности заполнения ковша. Определение параметров пневмоколесного хода. Выбор шин: основные размеры и обозначения. Определение ширины ковша. Сопротивление перемещению призмы волочения.

    контрольная работа [227,2 K], добавлен 22.02.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.