Де D=10 см, d=5 см – діаметри поршня і штока гідроциліндра.
3.3.2 Запишемо умову, при якому сумарне зусилля на гідроциліндрах приводу ковша повністю реалізується на преодоління опорів заглибленню ножа, для чого перепишемо перший вираз з 3.1.4
∑М[E]=R3(x3-x4)-Eb(x+x1) - E2•y0+R3•f•y0-S•H6+GK(x4-x5)=0.
;Прирівнявши праві частини останніх виразів, знаходимо:
де
Звідки
Eb=K3•E2+Ey=0,2818•E2+72,6;
K3=K1/K0=0,5296;
К4=К2/К0=-36,9/1,879=-19,64.
3.3.3 Горизонтальна складова опору копанню
З 3.1.1 маємо E2=T-f(GT+GCK)+f•Eb.
Підставляємо останній вираз в 3.3.2:
E2=T-f(GT+GCK)+f(K3•E2-K4).
Вирішуємо одержане рівняння щодо Е2:
3.3.4 Вертикальну складову опору копанню визначаємо по останній формулі 3.3.2
Eb=K3E2+K4=0,2818•58,4+(-19,64)=38,76 кН.
3.3.5 Реакцію на задні колеса скрепера визначаємо по формулі 3.1.2
3.3.6 Горизонтальну і вертикальну складові сумарних реакцій, що доводяться, на два упряжні шарніри визначаємо, по формулах 3.1.4
XE=E2+R3f-Ssinб0=58,4+62,2•0,1-16,5sin(-5,69°)=66,2 кН;
YE=GK-Eb-R3-Scosб0=113,04-38,76-62,2-16,5cos(-5,69°)=-4 кН.
3.3.7 Становлячі реакції на одному упряжному шарнірі, паралельні і перпендикулярні осі тяги тягової рами
NE=(XEcosб1+YEsinб1) /2=(66,2cos8,25°-4sin8,25°) /2=32,5 кН;
QE=(XEsinб1-YEcosб1) /2=(66,2sin8,25°+4cos8,25°) /26,7 кН.
3.3.8 Результуюча реакція на упряжному шарнірі
3.3.9 Реакції в підп'ятниках кріплення арки-хобота з ССУ
P8=[G’CK(X8+X6) - R3(X8+X3) - fR3H2-E2H2-Eb(X8+X1)]/H1=[129,42•(-88+3399) -
-62,2•(-88+3399) - 0,1•62,2•2424-58,4•2424-38,76•(-88+3028)]/456=-348,8 кН;
P7=(E2+R3f)cosβ0+(Eb+R3-GCK)sinβ0-P8=(58,4+62,2•0,1) cos(-3,39°)+
+(38,76+62,2-129,42)sin(-3,39°)-(-348,8)=415 кН;
P6=(G’CK-Eb-R3) cosβ0+(E2+R3f) sinв0=(129,42-38,76-62,2) cos(-3,39°)+
+(58,4+62,2•0,1)sin(-3,39°)=24,6 кН.
3.3.10 Становлячі реакції, діючі з боку скрепера на трактор
XL=E2+R3f=58,4+62,2•0,1=64,62 кН;
YL=GCK-Eb-R3=136,55-38,76-33,59 кН.
3.3.11 Зусилля в тязі ССУ
3.3.12 Зусилля в підп'ятниках гребеня
S5=(P6∙C3-P7(C1-H1) - P8C1) /C4=(24,6•160-415(1250-456) - (-348,8) •1250) /507=217 кН;
S4=P6-S5=4,2-217=-212,8 кН;
S3=P7+P8=415+(-348,8)=66,2 кН.
3.3.13 Реакци на предній і задній мости трактора
R1=(GT∙1830+yLx-xLy) /2860=(76∙1830+35,59∙440-64,62∙188) /2860=49,85 кН;
R2=GT+yL-R1=76+35,59-49,85=61,74 кН.
Транспортний режим, прямолінійний рух навантаженого скрепера. Скрепер рухається по горизонтальній поверхні, ківш наповнений з шапкою, коефіцієнт динаміки, одержаний за наслідками випробувань в НДІ Стройдормаш КД=2.
3.4.1 Реакція на задні колеса скрепера
де х=654 мм; у=312 мм; h=0; x2=3202 мм, на Рис. 3.10.
Слід зазначити, що ці розміри не співпадають з їх значеннями, визначеними для режиму копання.
3.4.2 Потрібне тягове зусилля трактора необхідне для руху агрегату в транспортному режимі
3.4.3 Відповідні реакції, діючі з боку скрепера на трактор
XL=R3f=180,5•0,1=18,05 кН;
YL=KgGCK-R3=2•136,55-180,5=92,6 кН.
3.4.4 Сумарне зусилля на гідроциліндрах приводу ковша
S=(R3(x3-x4)+R3fy0-GK(x5-x4)Kg) /H6;
де х4=4243 мм, х5=3479 мм, у0=744 мм, Н6=2295 мм.
Розміри, вказані на рис.3.4, описані в 3.1.4.
S=(180,5•(4243-3479)+180,5•0,1•744-113,04•(3479-4243)•2)/2295=141,2 кН.
3.4.5 Горизонтальна і вертикальна складові сумарних реакцій, що доводяться на два упряжні шарніри
XE=R3•f-S•sinб0;
YE=K3•GK•R3-S•cosб0,
де α0=0 - кут, позначений на Рис. 3.4.
звідки
XE=180.5*0,1=18.05кН;
3.4.6. Становлячі реакції на одному упряжному шарнірі, пералельниє і перпендикулярні осі тягової рами.
NE=(X3 cosα1+ YEsinб1) /2=18.5cos120+(-95.6) sin120)/2=1.11 kH;
QE=(X3 sinα1+ YEcosб1) /2=18.5sin120+(-95.6) cos120)/2=48.6 kH,
де α1=12 – кут нахилу осі тягової рами і горизонталі.
3.4.7. Результуюча реакція на упряжному шарнірі.
3.4.8. Реакція в підп'ятниках кріплення арки-хобота в ССУ.
Де X8=33мм, X3=3362 мм, H2=2354 мм
Розміри вказані на Рис. 3.5., пояснення до них дане в 3.1.7.
P7=R3•f•cosв0+(R3-KgGCK)sinβ0-P8=180.5*0.1*cos(-0.080)+(180.5-2*129.42)sin(-0.080) - (216.5) =234.66 kH;
P6=(KgGCK-R3) cosβ0+R3•f•sinβ0=(2*129.42-180.5) cos(-0.080) +180.5*0.1*sin(-0.080)=78.3 kH;
де cosβ0=0,080 – кут, показаний на рис 3.5., і поясненний в 3.1.7.
3.4.9. Зусилля в тязі ССУ.
Де β1=15,350, β2=40,080-σγλϋ указаниє на Рис. 3.6. і пояснення в 3.1.8.
3.4.10. Зусилля в підп'ятниках гребеня.
S4=P6-S5=78,3-191=-112.3 кНS3=P7-S8=234,66+(-216,5)=18,16 кН
3.4.11. Реакції на передній і задній мості трактори.
Результати розрахунку по всіх розрахункових положеннях заносимо в таблицю 3.1.
Таблиця 3.1.
Зусилля, kH | Розрахункові положення | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
E2 | 62,36 | 72,6 | 58,4 | 0 |
Eb | 36,17 | 139 | 38,76 | 0 |
R3 | 63,6 | 0 | 62,2 | 180,5 |
XL | 68,72 | 72,6 | 64,62 | 18,05 |
YL | 36,78 | -2,45 | 35,59 | 92,6 |
S | 43,83 | -35,7 | 16,5 | 141,2 |
XE | 73 | 9,56 | 66,22 | 18,05 |
YE | -30,3 | 69 | -4 | -95,6 |
NE | 67,9 | 34,8 | 32,5 | -1,11 |
QE | 40,46 | 0,22 | 6,7 | 48,6 |
RE | 79 | 34,8 | 33,2 | 48,61 |
P8 | -369,5 | -342,4 | -348,8 | -216,5 |
P7 | 440,4 | 414,3 | 415 | 234,66 |
P6 | 25,54 | -13,84 | 24,6 | 78,3 |
S1 | 85,9 | 40,64 | 81,4 | 87,7 |
S2 | -79,2 | -4,43 | -74,6 | -50 |
S3 | 70,2 | 71,9 | 66,2 | 18,16 |
S4 | -203,46 | -204,83 | -212,8 | -112,3 |
S5 | 229 | 190,99 | 217 | 191 |
R1 | 49,77 | 59,95 | 49,85 | 67,8 |
R2 | 63,01 | 88,65 | 61,74 | 76,8 |
Виробимо розрахунок нормальних напруг для п'яти перетинів арки-хобота, вказаних на рис.4.1 для чого спочатку визначимо геометричні характеристики цих перетинів.
Оскільки перетини арки-хобота є симетричними і складені з прямокутників, по формулі для визначення геометричних характеристик мають вигляд.
4.1.1 Площа перетину
де n – кількість прямокутників, що становлять перетин;
bi, hi – відповідно довжина і висота прямокутника, що має і–тий номер, см.
4.1.2 Приймаємо Декартову систему координат – таким чином, що вісь Z проходить через вісь симетрії перетину, а вісь У через нижній пояс арки-хобота. Тоді координати центру тяжкості перетину розраховуються по формулах\
де Zi – амплітуда центру тяжкості і - того прямокутника щодо вибраної системи координат, см.
4.1.3 Осьові моменти інерції перетину
4.1.4 Моменти опору вигину на нижньому і верхньому поясах арки-хобота
де Z1, Z2 – відповідно растоянія від центру тяжкості перетину до нижнього і верхнього поясів, см.
4.1.5 Момент опору вигину перетину щодо осі симметрі
WZ=2•yz/bmax,
де bmax – максимальний габаритний розмір перетину по горизонталі.
4.1.6 Радіус нейтрального шару в криволінійних ділянках арки-хобота розраховується по формулі:
де F – площа перетину, см2;
R1i, R2i – відповідно радіуси верхнього і нижнього шару i – того прямокутника перетину
R1i=Rmin+ri+0,5hi;
R2i=Rmin+ri-0,5hi.
4.1.7 Статичний момент перетину щодо нейтрального шару
S=F(R0-R), см3,
де R0=Rmin-Z0 – радіус шаруючи, на якому знаходиться центр тяжкості.
4.1.8 При рассчете на міцність кривих брусів необхідно знати величину: