8. Розрахунок на міцність елементів робочого обладнання

1. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення рукояті до стріли.

кН.

Матеріал кільця: Ст 45; термообробка ТВ4556; МПа.

Умова міцності на зріз:

Приймаємо мм.

2. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення гідроциліндру повороту рукояті до рукояті.

Приймаємо мм.

3. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення рукояті до ковша.

Приймаємо мм.

4. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення важеля до рукояті.

Приймаємо мм.

Таким чином діаметри підібрані з необхідною міцністю.

Розрахунок металоконструкції рукояті.

При розрахунку враховуємо, що на рукоять діють максимальні зовнішні навантаження, що знаходяться в вертикальній осьовій площині.

Під дією зовнішніх сил навантажень в перерізі рукояті виникає складний напружений стан, обумовлений наявністю нормальних напружень розтягнення (зтискання) і дотичних напружень зсуву. Перші виникають від дії осьових нагрузок і згинаючих моментів, а другі в результаті дії поперечних сил. Конструктивну схему рукояті вибираємо по аналогії з прототипом.

Малюнок 8.1. Конструктивна схема рукояті

На основі прийнятої конструкції викреслимо розрахункову схему стріли з відповідними позначеннями.

Розрахунок повздовжньо-осьових сил:

кН,

кН,

кН,

кН,

кН.

Малюнок 8.2. Розрахункова схема

Розрахунок поперечних сил:

кН,

кН,

кН,

кН,

кН.

Розрахунок моментів сил існуючих в перетинах стріли:

Перетин 1: кН·м,

Перетин 2:

Перетин 3: кН·м,

Перетин 4:

За результатами розрахунку будуємо епюри повздовжньо-осьових, поперечних сил і згинальних моментів.

Малюнок 8.3. Схема перетину Е-Е і епюри напружень

Для визначення геометричних характеристик перетину, необхідно розробити їх конструкцію. Приймаємо що рукоять буде моно блочною звареною з листової сталі 10Г2С1 і буде мати такі параметри перетину Е-Е: м, м, м, м, м.

Тоді площина перерізу Е-Е

см².

Статичний момент перерізу Е-Е

см³

Момент інерції перерізу Е-Е

де - момент інерції стінки відносно осі Z,

см⁴.

- момент інерції відносно осей симетрії поясів Z,

см⁴.

- площа поперечного перерізу поясів,

см⁴.

Нормальні напруження розтягнення в перерізі Е-Е

МПа.

Приймемо матеріал для рукояті (10Г2С1), має МПа, тому бачимо, що геометричні параметри перетику при діючих навантаженнях задовольняють умовам міцності.

Перевіримо умову міцності по дотичним напруженням в перетині Е-Е. Тому для цього будуємо епюри дотичних напружень по висоті перетину (див.мал. 8.3).

На поверхні поясів .

На внутрішніх поверхнях поясів

МПа.

На поверхнях стінок примикаючих до поясів

МПа.

На рівні нейтрального слою

МПа.

Для обраної сталі МПа, тому умова міцності по дотичним напруженням не виконується. Щоб передбачити міцність рукояті треба взяти матеріал, який з урахуванням коефіцієнту запасу буде мати МПа, а МПа, при цьому зміна геометричних параметрів перетину непотрібна, а значить і маса робочого органу не буде змінюватись.