Автогрейдер ДЗ-122 с дополнительным оборудованием для профилировки откосов (стр. 5 из 7)

Реакцию Z_2п находим из уравнения:

Значение Y₁ подсчитываем по выражению:

где

- максимальный коэффициент бокового сдвига

f = 0,05 – коэффициент сопротивления перекатыванию

Значение Y₂ подсчитываем по выражению:

Остальные реакции колёс находим из уравнений:

Боковую реакцию грунта находим из уравнения

∑Y = 0: Y₂ + P_y – Y₁ = 0

P_y = Y₁ - Y₂ = 25 – 16 = 9кН

Усилия в шаровом шарнире О₄ определяем с помощью схемы на рис.12

Рис.12 Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

∑X = 0: Х₄ = Р_x = 94,5кН

,

,

Заменяя шарнир О₄ равновеликой системой сил Х₄, Y₄, Z₄, можно рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q’. Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сечении I-I с наибольшим плечом n. На это сечение будут воздействовать:

- изгибающий момент

- изгибающий момент

- растягивающее усилие

Для расчёта профиля, составленного из двух стандартных, выбираю швеллер №24а с размерами Ј_х1 = Ј_х2 = 3180 см⁴, Ј_y1 = Ј_y2 = 254 см⁴, h = 24см, b=9,5 см, х₀ = 2,67 см, F = 32,9 см²

Задаваясь параметрами и типом сечения рис.13, определяем возникающие в нём напряжения:

При этом должно выполняться условие:

При этом должно выполняться условие

Рис.13 Поперечное сечение тяговой рамы.

Расчёт отвала

Расчёт отвала следует проводить с учётом нагружения его максимальной реакцией грунта Р_х, приложенной к концу отвала, находящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис.14). При этом считают, что сила Р_х действует по оси симметрии отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрегают возникающими в нём напряжениями от кручения. Таким образом, расчёт отвала сводится к расчёту его на изгиб как консоли.

Изгибающий момент в опасном сечении I-I

где l₀ – длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов

здесь L_отв = 3,72м – длина отвала

l = 0,81м – максимальный вынос отвала в сторону

l₁ -= 1,5м – расстояние между опорами отвала

Рис.14 Схема сил для расчёта отвала

Силу Р_х принимают равной 92,6кН, так как она максимальна при первом расчётном положении.

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

Для расчётов моментов сопротивления зоны растяжения сечения W_р и зоны сжатия W_сж необходимо определить расположение нейтральной линии ОО сечения. Это расположение определяется расстояниями а и b от нейтральной линии до крайних точек сечения:

где R₀ = 0,58мм – средний радиус кривизны сечения отвала

ά₁ = ω/2 = 65°/2 = 32,5° = 0,567 – центральный угол дуги отвала

Момент инерции в сечении I-I

Ј =

где δ = 10мм – толщина отвала

Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения определяют по выражениям:

Нормальные напряжения:

в растянутых волокнах

в сжатых

Полученные напряжении необходимо сравнить с допускаемыми и убедиться, что они не превышают последних.

Допускаемое напряжение [σ] = 541,7МПа, тогда

;

Отвал из выбранного материала и выбранной толщины отвала удовлетворяет условиям прочности расчёта.

Коэффициент запаса прочности

где

- наибольшее из напряжений растяжения и сжатия

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

Так как характеристики дополнительного отвала такие же, как у основного, то дополнительный отвал принимаю такой же.

Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера

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

Механизм подъёма отвала

Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок.

Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глубину 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 подъёмного усилия S_п принимаю следующее расчётное положение: отвал заглублён одним концом, производится подъём этого конца вала; на отвал действует максимальная горизонтальная составляющая реакции грунта Р₁. При этом принимаю следующие допущения: вертикальная составляющая реакции грунта препятствует подъёму отвала; вес отвала с ножом, вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы; нагрузка воспринимается одним механизмом подъёма.

При расчёте подъёмного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъёма отвала принимают равной 15м/с, тогда подъёмное усилие без учёта инерционных сил можно рассчитывать по формуле:

где Р₂ = 0,5 Р₁ = 0,5 * 35,5 = 17,8кН – сила, прижимающая отвал к грунту

G_р = 34 кН – сила тяжести поднимаемого оборудования

Р₁ – сила сопротивления грунта

здесь ψ = 0,75 – коэффициент, учитывающий колёсную формулу

φ_сц = 0,45 – коэффициент сцепления

G = 105,3кН – вес автогрейдера

Так как подъём опускание отвала производят два гидроцилиндра, то приходящееся на каждый гидроцилиндр максимальное усилие:

Внутренний диаметр гидроцилиндра