Пример. Пояснительная записка к курсовому проекту автогрейдер

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту автогрейдер
• Дата: 10.05.2018
• Размер: 1.87 Mb.
• Имя файла: Пример.docx
• Тип: Пояснительная записка; #43273
• страница: 2 из 3

3.3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК.

На автогрейдер действуют все внешние силы, приложенные к автогрейдеру.

Расчетные положения автогрейдера выбирают так, чтобы:

• 
  первое расчетное положение соответствовало действию основных нагрузок;
  
• 
  второе расчетное положение – действию случайных нагрузок;
  
• 
  третье расчетное положение – аварийному нагружению основной рамы.
  

Первый расчетный случай.

При первом расчетном случае на автогрейдер действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации.

Причем, сочетания возможных нагрузок выбираем таким образом, чтобы основная рама находилась в наиболее неблагоприятных условиях нагружения.

Такие условия имеют место в конце зарезания, когда передний мост вывешен и упирается в край кювета; задние колеса буксуют на месте, отвал режет одним краем, а автогрейдер наклонен под некоторым углом к горизонту (рис.3.3.). Силы и реакции, действующие на автогрейдер, сосредоточены в следующих точках:

Точка О ( условный универсальный шарнир) – конец режущей кромки отвала;

Здесь действуют усилия:

- горизонтальное; - боковое; - вертикальное.
в первом расчетном случае.

Точки - проекции середин балансиров на опорную поверхность. Действующие реакции и силы (условно): вертикальные реакции -;

Силы тяги - ; боковая реакция-.

Точка - касание переднего колеса края кювета, соответствующие нижнему концу вертикального диаметра передних точек; действует боковая реакция-.

Все сосредоточены в центре тяжести автогрейдера, определяемом координатамиИ .

Высота расположения центра тяжести.

=1,18 м.

Принимаем Н=1,2 м.

Величина (м.)

Принимаем: =1,65 м.

В процессе торможения на машину начинают действовать силы инерции, равнодействующую которых ; приложим в центре тяжести.

Сила инерции, Н:

, (3.14)

где:

=0.85 –максимальный коэффициент использование сцепного веса;

=14376 (кг) – нагрузка, приходящаяся на средний и задний мосты.

=1,2 – коэффициент динамичности.

23973 Н.
Определяем остальные действующие силы, приняв угол наклона автогрейдера

=14, из уравнений равновесия.

(3.15)

(3.16)

(3.17)

(3.18)

(3.19)

Дополнительно принимаем, что:

(3.20)

(3.21)

(3.22)

Решая системы уравнений

=61041,3 (Н.)

(H.)

(H.)



(H.)

(H.) (H.) (H.)

(H.)

Величину подъемного усилия определяют для самого невыгодного положения, при котором отвал заглублен одной стороной, на него действует горизонтальная реакция грунта, а угол захвата равен 90. Принимаем, что сила тяжести отвала, поворотного круга и тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы, вертикальная составляющая грунта направлена вниз и препятствует выглублению отвала.

Расчет деталей подъемного механизма на прочность производим для случая вывешивания передней оси автогрейдера на отвал.

Отвал поворачивают в горизонтальной плоскости только в переднем положении. Поэтому небольшие усилия, возникающие в механизме поворота, а затем также мощность, расходуемые на поворот отвала не рассчитываем.

Второй расчетный случай соответствует действию на автогрейдер случайных нагрузок, возникающих при встрече отвала автогрейдера с трудно преодолимыми препятствиями.

Для определения динамических нагрузок схематически представим автогрейдер в виде жесткой рамы, с массой, расположенной в центре тяжести (рис.3.4). Податливость металлоконструкции сосредоточим в точке (место контакта отвала с препятствием) в виде пружины с жесткостью С, соответствующей жесткости металлоконструкции автогрейдера.



Рис. 3.4.Схема сил, действующих на автогрейдер во втором случае.

Шины заменяем пружинами с жесткостью , расположенными на осях.

Для определения суммарной жесткости в направлении оси , приложим к центру тяжести силу . Под действием этой силы центр тяжести перейдет из положения 1 в положение 2 (рис.3.4), переместившись на расстояние .

Суммарная жесткость, :

, (3.23)

где:

1,962(.) – жесткость металлоконструкции;

-жесткость шин передней оси, :

, (3.24)

где:

(.)-динамическая жесткость шин.

=0,88. ();

=1,1() .
Наибольших значений динамические нагрузки достигают при планировочных работах, так как в этом случае автогрейдер работаем на повышенных скоростях при малом буксировании ведущих колес.

На рис. 3.5. показаны положения автогрейдера при наезде выступающим краем отвала на препятствие и действующие силы.
В центре тяжести машины действует все G- и дополнительное динамическое

усилие .

При внезапной встрече с жестким препятствием ведущие колеса за счет инерции вращающихся частей трансмиссии полностью пробуксовывают, развивая силу тяги:

; (3.25)
Дополнительная динамическая нагрузка, Н:

, (3.26)

где: V=2,67 ()-скорость автогрейдера на третьей передаче (при планировочных работах).
(Н.)



Рис.3.5.Схема сил, действующих на автогрейдер.


Определяем силы, действующие на автогрейдер:

52293,4 (Н.)

142055 (Н.)

Из условия равновесия:



(3.27)

(3.28)

так как и ,

то (H.),

(H.),

(H.).

Силы и указанные на рисунке в общем случае определить не удается. Поэтому расчет ведем для предельного состояния. Принимаем, что боковая реакция, действующая по оси , т.е. все сцепление «расходуется» только на создание силы тяги. Боковая реакция, действующая по оси , возникает от эксплуатационного приложения сил сопротивления на отвале и на нее также «не расходуется» сцепление: тогда

169390,5 (Н);



169390,5 (Н.).

Третий расчетный случай предполагает такое нагружение элементов автогрейдера, которое приводит к необратимым явлениям (большие пластические деформации, поломки и т.д.). Так как заранее нельзя предусмотреть все возможные случаи аварийного нагружения, то расчет в этом случае не выполняется.

3. 
   МОДЕРНИЗАЦИЯ И РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОРГАНА.
   
   1. 
      ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ.
      

В качестве сменного оборудования к автогрейдеру используем роликовый отвал активного действия. Устройство его показано на рис. 4.1. В отвале 1, имеющим такие же размеры и кривизну, как и основной отвал, вырезано окно, в котором установлены в ряд восемь вертикальных 3 и два наклонных ролика. Последние располагаются по концам отвала. Два их восьми вертикальных роликов имеют меньшую, чем остальные, высоту также располагаются по одному с правой и левой стороны отвала после наклонных роликов. Таким образом, относительно оси автогрейдера рамки расположены симметрично. Все они имеют криволинейный профиль, аналогичный профилю отвала. Между роликами установлены с небольшим (2-3 мм) зазором листовые вставки для предотвращения попадания в окно грунта. Валы вертикальных роликов вращаются в подшипниках качения, стаканы которых установлены в верхней 8 и нижней 9 обвязках отвала. Ролики сидят на валах на шпонках.

На верхних концах роликов капитально насажены цилиндрические косозубые шестерни, которые вместе с промежуточными зубчатыми колесами, установленными между каждой парой основных шестерен, образуют рядовую зубчатую передачу, располагающуюся в кожухе 4.
Рис. 4.1. Роликовый отвал активного действия.

1. 
   Отвал. 5. Козырек.
   
2. 
   Наклонный ролик. 6. Цилиндрический одноступенчатый
   
3. 
   Вертикальный ролик. редуктор.
   
4. 
   Кожух. 7.Гидродвигатель.
   

8,9. Верхняя и нижняя обвязка отвала.

Крайний правый (по ходу автогрейдера) вал приводится во вращение от гидродвигателя 7 через цилиндрический одноступенчатый редуктор Наклонные ролики 2 на подшипниках установлены на осях, закрепленных в обвязках отвала. Вращение их осуществляется за счет фрикционной передачи, выполненной в виде резинового промежуточного ролика, который прижимается пружиной к рабочим поверхностям наклонного и малого вертикального роликов. Вращение приводных роликов может реверсироваться за счет изменения направления вращения гидродвигателя, что осуществляется рукояткой гидрораспределителя. Это дает возможность работать как левым, так и правым концом отвала. Для предохранения от пересыпания грунта отвал оборудован козырком 5.

За счет замены трения скольжением по отвалу трением качения подшипников, на которых установлены рамки, а также за счет принудительного привода роликов, уменьшается сопротивление грунта перемещению у роликового отвала. Значительно уменьшается и сопротивление от перемещения призмы волочения, объем которой при скорости вращения роликов, превышающей скорость движения автогрейдера, приближается к нулю. Вследствие этого автогрейдер может работать на повышенных скоростях, что увеличивает его производительность.

Возможность работы автогрейдера на повышенных скоростях увеличивает также долговечность работы деталей трансмиссии.

4.2. РАСЧЕТ ОТВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ.

Рассмотрим случай нагружения отвала максимальной реакцией грунта , приложенной на конце отвала, находящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов. При этом считаем, что сила действует по оси симметрично отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости и пренебрегаем напряжениями, возникающими в нем от кручения. Таким образом, расчет отвала сведены к расчету его изгиб как колесами (рис.4.2)

Рис.4.2.Схема сил расчета отвала.
Изгибающий момент в опасном сечении A-A, :

, (4.1)

где:

=1,875 (м.) – длина копального конца отвала при его максимальном боко-

вом смещении относительно кронштейнов.

20570,6 (.)

Под действием силы в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии , возникнут напряжения растяжения, а в волокнах левой части сечения – напряжения стяжения.

Для определения моментов сопротивления зоны растяжения сечения и зоны стяжения необходимо определить положение линии сечения. Это расположение определяется растяжением a и b от нейтральной линии до крайних точек сечения, мм: ; (4.2)

(4.3)

где: =510 (мм.) – средний радиус кривизны сечения отвала;

-центральный угол дуги отвала.

= 98,4 (мм.)

=50,8 (мм.)

Момент инерции сечения А-А, :

(4.5)

где:=30 мм – толщина отвала.

=754178 ().

Моменты сопротивления зон растяжения и стяжения сечения, ().

().

14846 ().

Нормальные напряжения в волокнах, МПа в растянутых

=2,68 (МПа.)

Условие прочности выполнено.

В сжатых

Условие прочности выполнено.

1. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПРИВОДА ОТВАЛА
   

АКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ.
Для роликов с постоянной подачей груза мощность двигателя можно определить по приближенной зависимости

, (4.6.)

где:

- высота подъема;

-длина горизонтальной проекции, ;

-коэффициент сопротивления подшипников вращения и касания

грунта по роликам;

-количество роликов в приводе, =10 шт.;

=25 (кг.) – вес вращающихся частей ролика;

- коэффициент полезного действия двигателя.

, (4.7)

где:

- приведенный к диаметру подшипника коэффициент трения;

(мм.) - диаметр подшипника;

(мм.) - диаметр ролика:

;

.


Производительность роликового отвала, т/ч:

, (4.8)

где:

(т.)- годовая производительность;

Т=365(дней) – число дней в году;

= 1(смена) – число смен;

(часов) – длительность смены;

=1,5(часов) – максимальная продолжительность простоя в смену.

(т./ч.).

(кВт.)

Определяем требуемую мощность гидродвигателя, кВт:

, (4.9)

где:

- общий к.п.д. привода:

, (4.10)

где:

– к.п.д. пары подшипников двигателя;

- К.П.Д. пары подшипников роликов;

-К.П.Д. муфты;

-К.П.Д. подшипников ролика.



= 1,72 (кВт.)

Частота вращения роликов, об./мин.:

, (4.11)

где:

- скорость перемещения грунта, ().

= 24,1 (об./мин.)

Выбираем аксиально-поршневой гидромотор 210...12 по ТУ 223444. 8 кВт;

Передаточное отношения.

=7,1.

Так как рабочее давление гидросистем автогрейдера равна 10 МПа, а в принятом гидродвигателе 21МПа, то крутящий момент будет в два раза меньше и составит 1700 Нм В дальнейшем расчет будем производить при значении момента Т = 1700 Нм.