Скрепер (стр. 7 из 14)
,де ρ=Rmin – для нижнього поясу;
ρ=Rmax – для верхнього поясу.
На малюнках 4.2 показані перетини, для яких слід визначити геометричні характеристики. Перетин ІІІ-ІІІ не показано, оскільки воно таке ж, що і перетин ІІ-ІІ. На полицях виносних ліній вказані номери прямокутників, що становлять перетин, а в таблиці 4.1 представлені значення bi, Hi, Zi, yi залежно від номера прямокутника для вищезгаданих перетинів.
4.1.8.1 Площа перетину ІІ-ІІ
F25•1+1•30,3+1•30,3+25•1+1•29,3+2,5•2,5+2,5•2,5=152,4 см2.
4.1.8.2 Аплікати центру тяжкості перетину ІІ-ІІ
Z0=(0,5•1•25+16,15•1•30,3+16,15•1•30,3+31,8•25•1+15,65•1•29,3+2,25•2,5+2,25•2,5•2,5)/152,4=14,91 см.
Таблиця 4.1
Значення R, H, Z, у залежно від центру прямокутника.
| І-І | ІІ-ІІ(ІІІ-ІІІ) | ||||||||
| і | В | Н | Z | y | i | B | H | Z | Y |
| 1 | 25 | 1 | 0,5 | 0 | 1 | 25 | 1 | 0,5 | 0 |
| 2 | 1 | 30,3 | 30,3 | -10,5 | 2 | 1 | 30,3 | 16,15 | -10,5 |
| 3 | 1 | 30,3 | 30,3 | 10,5 | 3 | 1 | 30,3 | 16,15 | 10,5 |
| 4 | 25 | 1 | 1 | 4 | 25 | 1 | 31,8 | 0 | |
| 5 | 1 | 29,3 | 15,65 | 0 | |||||
| 6 | 2,5 | 2,5 | 2,25 | -1,75 | |||||
| 7 | 2,5 | 2,5 | 2,25 | 1,75 | |||||
| IV-IV | V-V | ||||||||
| і | В | Н | Z | y | i | B | H | Z | Y |
| 1 | 37,5 | 1 | 0,15 | 0 | 1 | 52,5 | 1 | 0,5 | 0 |
| 2 | 25 | 1 | 1,5 | 0 | 2 | 25 | 1 | 1,5 | 0 |
| 3 | 1 | 30,3 | 17,15 | -10,5 | 3 | 1 | 30,3 | 17,15 | -10,5 |
| 4 | 1 | 30,3 | 17,15 | 10,5 | 4 | 1 | 30,3 | 17,15 | 10,5 |
| 5 | 25 | 1 | 32,8 | 0 | 5 | 25 | 1 | 32,8 | 0 |
| 6 | 0,8 | 25 | 13,5 | -15,10 | 6 | 0,8 | 27 | 14,5 | -23,1 |
| 7 | 0,8 | 25 | 13,5 | 15,10 | 7 | 0,8 | 27 | 14,5 | 23,1 |
| 8 | 3,7 | 0,8 | 25,6 | -12,85 | 8 | 21,7 | 0,8 | 27,6 | -21,85 |
| 9 | 3,7 | 0,8 | 25,6 | 12,85 | 9 | 21,7 | 0,8 | 27,6 | 21,85 |
4.1.8.4 Осьові моменти інерції перетину ІІ-ІІ
Jy=25∙13/12+25∙1∙(0,5-14,91)2+1∙30,33/12+1∙30,3∙(16,15-14,91)2+1∙30,33/12+
+1∙30,3∙(16,15-14,91)2+25∙13/12+25∙1∙(31,8-14,91)2+1∙29∙33+1∙29,3∙(15,65-14,91)2+2,5∙2,53/12+2,5∙(2,25-14,91)2+2,5∙2,53/12+2,5∙2,5∙(2,25-14,91)2=
=21178,7 см4.
JZ=253∙1/12+25∙1∙02+13∙30,3/12+1∙30,3∙10,52+13∙30,3/12+1∙30,3∙10,5+253∙1/12+
+25∙1∙02+13∙29,3/12+1∙29,3∙02+2,53∙2,5/12+2,5∙2,5∙1,752+2,53∙2,5/12+2,5∙2,5∙1,752=9337,6 см4.
4.1.8.4 Моменти опору вигину на нижньому і верхньому поясах перетину ІІ-ІІ
Wy1=21178,7/14,91=1420,1 см3,
Wy2=21178,7/(32,3-14,91)=1218,1 см3.
4.1.8.5 Момент опору вигину перетину ІІ-ІІ щодо осі симетрії
WZ=2•9337,6/25=747 см3.
4.1.8.6 Радіус нейтрального шару перетину ІІ-ІІ
4.1.8.7 Статичний момент перетину II-II щодо нейтрального шару
S=152,4•(77+14,91-90,42)=227,3 см3.
4.1.8.8 Для верхнього поясу перетину
Геометричні характеристики решти перетинів розраховуються аналогічно по формулах 4.1.8.1…4.1.8.8, використовуючи дані таблиці 4.1.
Результати розрахунку представлені в таблиці 4.2.
Таблиця 4.2 Геометричні характеристики перетинів арки-хобота.
| Геометричні характеристики | Перетин арки-хобота | ||||||||
| I-I | II-II | III-III | IV-IV | V-V | |||||
| Відстань від центру перетину до нижнього поясу, см | 16,15 | 14,91 | 14,91 | 13,44 | 14,55 | ||||
| Площа перетину, см | 110,6 | 152,4 | 152,4 | 194 | 241 | ||||
| Момент інерції перетину щодо осі Z, см4 | 9290,4 | 9337,6 | 9337,6 | 23791,7 | 62341,8 | ||||
| Момент інерції перетину щодо осі У, см4 | 16886,6 | 21178,8 | 21178,8 | 27650,4 | 36541,6 | ||||
| Момент опору перетину вигину | На верхньому поясі | 1045,6 | 1218,1 | 1218,1 | 1392,1 | 1949,3 | |||
| На нижньому поясі | 1045,6 | 1420,1 | 1420,1 | 2057,7 | 2511 | ||||
| Момент опору перетину вигину щодо осі симетрії | 743,2 | 747 | 747 | 1268,8 | 1906,5 | ||||
| Радіус нейтрального шару перетину, см | - | 90,42 | 90,42 | 87,6 | 88,6 | ||||
| Статичний момент перетину щодо нейтрального шару | - | 227,3 | 227,3 | 297,8 | 399,7 | ||||
| Sρ/Z на верхньому поясі | - | -1315,9 | -1315,9 | -1517 | -2135,2 | ||||
| Sρ/Z на нижньому поясі | - | 1303,7 | 1303,7 | 1894,1 | 2346,5 | ||||
4.2 Визначення навантажень в перетинах арки - хобота скрепера
Згинаючий момент, подовжні і поперечні зусилля в перетинах арки-хобота розраховуються відповідно по формулах:
Мизг=Р6d5-P8d4-P7(d4-H1), кНм;
N=(P8+P7)cosα8+P6sinα8, кН;
Q=P6cosб8-(P8+P7)sinα8, кН,
де Р6, Р7, Р8 – зусилля, діючі в шарнірах, що сполучають арку-хобот з
сідельно-зчіпним пристроєм, кН (Рис. 4.1);
Н1=456 мм – растояніє між верхнім і нижнім шарнірами кріплення
арки-хобота з ССУ;
d5, d4 – плечі сил Р6 і Р8 щодо центру тяжкості перетину
арки-хобота з ССУ;
d8 – кут нахилу перетину арки-хобота до вертикалі, град.;
Значення d5, d4, d8 представлені в таблиці 4.3.
Таблиця 4.3
| Величини | Перетини арки-хобота | ||||
| I-I | II-II | III-III | IV-IV | V-V | |
| d5 | 710 | 775 | 1150 | 1320 | 1610 |
| d4 | 130 | 140 | 245 | 390 | 770 |
| d8 | 0 | 2 | 27 | 40 | 50 |
Значення Р7, Р6, Р8 представлені у вигляді таблиць в розділі 3 записки пояснення. Так, наприклад, для розрахункового положення 1 з таблиць знаходимо: Р6=25,54 кН; Р7=440,4 кН; Р8=-369,5 кН. Використовуючи дані таблиці 4.3, знаходимо силові чинники для перетину II-II.
Мизг=25,54•0,775-(-369,5) •0,14-440,4•(0,14-0,456)=210,69 кН;
N=(-369,5+440,4)cos2°+25,54sin2°=71,75 кН;
Q=25,54cos2°-(369,5+440,4)sin2°=23 кН.
Розрахунок аналогічно ведемо для всіх перетинів і всіх розрахункових положень. Результати розрахунку заносимо в таблицю 4.4.
Таблиця 4.4 Силові чинники в перетинах арки-хобота.
| Силові фактори | Перетин | Розрахункоаве положення | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Вигибний момент, кНм | I-I | 209,7 | 169,7 | 198,1 | 160,2 |
| II-II | 210,69 | 168,1 | 199 | 165,1 | |
| III-III | 212,8 | 155,4 | 201,3 | 194,5 | |
| IV-IV | 206,88 | 142,6 | 195,9 | 203,3 | |
| V-V | 187,3 | 95,9 | 177,9 | 219 | |
| Повздовжні зусилля, кН | I-I | 70,9 | 71,9 | 66,2 | 18,16 |
| II-II | 71,77 | 71,4 | 67 | 20,88 | |
| III-III | 74,77 | 57,78 | 70,1 | 51,7 | |
| IV-IV | 70,7 | 46,2 | 66,5 | 64,2 | |
| V-V | 65 | 35,6 | 61,4 | 71,6 | |
| Поперечні зусилия, кН | I-I | 25,54 | -13,84 | 24,6 | 78,3 |
| II-II | 23 | 11,3 | 36 | 77,6 | |
| III-III | 54,9 | 44,97 | 178,4 | 61,5 | |
| IV-IV | -26 | -56,8 | 240,4 | 48,3 | |
| V-V | -37,9 | -64 | 279,8 | 36,4 | |
З аналізу таблиці 4.4 визначаємо максимальні значення згинаючих моментів і відповідних їм подовжніх сил у всіх даних перетинах. Визначаємо так само максимальні значення поперечних сил і відповідних їм подовжніх сил у всіх даних перетинах. Одержані дані заносимо в таблицю 4.5.
Таблиця 4.5 Максимальні значення силових чинників арки-хобота
| Силові чинники | Перетини арки-хобота | ||||||||
| I-I | II-II | III-III | IV-IV | V-V | |||||
| Мізг max, кНм | 209,7 | 210,69 | 212,8 | 206,88 | 219 | ||||
| N, кН | 70,9 | 71,75 | 74,77 | 70,7 | 71,6 | ||||
| Розрахункове положення | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | ||||
| Qmax, кН | 78,3 | 77,6 | 178,4 | 240,4 | 279,8 | ||||
| N, кН | 18,16 | 20,88 | 70,1 | 66,5 | 31,4 | ||||
| Розрахункове положення | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | ||||
4.3 Розрахунок напруг в перетинах арки-хобота скрепера
4.3.1 Напруги в перетині I-I
При розрахунку напруг значення силових чинників беремо з таблиці 4.2. Оскільки перетин I-I має вісь симмерії біля осі у, те максимальне значення нормальної напруги визначається по формулі: