2. Оцінка експлуатаційних властивостей проектованої машини
2.1. Перевірковий розрахунок елементів конструкції стовбуровоза
Огородження повинно забезпечити захист гідроманіпулятора від можливих переміщень вантажу.
Максимальна гальмівна сила стовбуровоза становить:
FГ = Р ·φ, (2.1)
де Р – вага, яка припадає на гальмівні колеса; φ – коефіцієнт зчеплення галь-мівних коліс з опорною поверхнею (для ґрунтового покриття φ = 0,4 ).
Вага, яка припадає на гальмівні колеса стовбуровоза становить:
Р = Ра + qа + Рпр + qпр, (2.2)
де Ра і Рпр – вага відповідно автомобіля і причепа-розпуска (Ра = 67 кН і Рпр = 33,6 кН ; qа і qпр – вантажність відповідно автомобіля і причепа-розпуска (qа = 35 кН і qпр = 70 кН .
Тоді
Р = 67 + 33,6 + 35 + 70 = 205,6 кН.
Тепер
FГ = 205,6 ·0,4 = 82,24 кН.
Пришвидшення гальмування а можна визначити з формули
FГ = тс ·а, (2.3)
де тс – маса стовбуровоза.
Звідси
а = FГ / тс. (2.4)
Маса стовбуровоза становитиме:
т = Р / g, (2.5)
де g – пришвидшення вільного падіння (g = 9,81 м/с2).
Тоді
т = 205,6 / 9,81 = 20,96 ∙ 103 кг;
а = (82,24 ∙ 103) / (20,96 ∙ 103) = 3,92 м/с2.
Сила від можливого переміщення вантажу становить:
Fв = тв ·а, (2.6)
де тв – маса вантажу (пакета стовбурів).
Маса пакета стовбурів становитиме:
тв = (qа + qпр – qгм) / g. (2.7)
де qгм – вага гідроманіпулятора (для “Fiskars”-65 S qгм = 15,5 кН ).
Звідси
тв = (35 + 70 – 15,5) / 9,81 = 9,12 ∙ 103 кг;
Fв = 9,12 ∙ 103 ∙ 3,92 = 35,7 кН.
2.1. Перевірка кріплення болтів огородження
Під дією сили переміщення вантажу під час гальмування зусилля стара-ється провернути огородження і відірвати болти кріплення.
Fв
l
Fб
h
Рш
О
l2
Рис. 2.1. Розрахункова система болтового кріплення огородження
Для визначення зусилля болтового з’єднання Fб запишемо суму моментів відносно точки О:
Σ М0 = 0; Fв ∙ h – Fб ∙ l = 0, (2.8)
де h – висота прикладення сили від вантажу (із креслення вона рівна половині висоти огородження, h = 900 мм); l – віддаль від краю остова до осі болтів (із креслення l = 215 мм).
Звідси
Fб = Fв ∙ h / l. (2.9)
Тоді
Fб = 35,7 ∙ 900 / 215 = 149,4 кН.
Умова міцності болтового з’єднання має вигляд:
(2.10)
де k1 – коефіцієнт, що враховує початкове затягування з’єднання (k1 = 1,3); d – діаметр болтового з’єднання (з креслення d = М20); n – кількість болтів у з’єднанні (з креслення n = 4); [σ]р – максимально допустиме напруження на розрив.
Тоді
Максимально допустиме напруження на розрив визначається за формулою
[σ]р = 0,52 ∙ σв, (2.11)
де σв – тимчасова границя міцності болтового з’єднання (для Ст 3 σв = 490 МПа).
Тоді
[σ]р = 0,52 ∙ 490 = 254,8 МПа.
Оскільки 254,8 МПа > 154,6 МПа, то це свідчить про те, що умова міцності виконується. Отже запас міцності забезпечено.
2.3. Перевірка зварного шва кріплення остова
Перевіримо зварний шов кріплення основи без врахування косинок. Умова міцності роботи зварного шва на розтяг має вигляд
Рзв ш = 2 [τ’]зр ∙ 0,7 ∙ К ∙ lш > Рш, (2.12)
де [τ’]зр – допустиме напруження у зварному шві; К – величина катета зварного шва (К = 6); lш – довжина зварного шва (з креслення lш = 480 мм); Рш – максимальне зусилля у зварному шві.
Допустиме напруження у зварному шві визначається за формулою:
[τ’]зр = 0,6 [σ]р, (2.13)
де [σ]р – допустиме напруження основного матеріалу.
Тоді
[τ’]зр = 0,6 ∙ 254,8 = 152,88 МПа.
Тепер
Рзв ш = 2 ∙ 152,88 ∙ 0,7 ∙ 6 ∙ 480 = 616,412 Н.
Для визначення максимального зусилля у зварному шві запишемо суму моментів відносно точки О:
Σ М0 = 0; Fв ∙ h – Рш ∙ l2 = 0, (2.14)
де l2 – віддаль від краю остова (т.О) до зварного шва (з креслення l2= 135 мм).
Звідси
Рш = Fв ∙ h / l2. (2.15)
Тоді
Рш = 35,7 ∙ 900 / 135 = 238 кН.
Оскільки 616,412 кН > 238 кН, то це свідчить про те, що умова міцності виконується, а отже запас міцності забезпечено.
Досконалість конструкції лісотранспортних засобів та їх відповідність умовам експлуатації оцінюється за допомогою експлуатаційних якостей, таких як тягова динамічність, гальмові властивості, прохідність, маневровість.