2.2 Расчет механизма сбрасывания

2.2.1 Расчеты параметров рычажных бревносбрасывателей

Для полной сброски бревна с траверс необходимо, чтобы центр его тяжести переместился за ребро седлообразной опоры на расстояние, обеспечивающее сваливание под действием собственного веса бревна

(рис. 2. 8, а). В соответствии с этим необходимую величину хода сбрасывающих рычагов определяют по формуле

, (2.57)

где - ход сбрасывающих рычагов, под которым понимается расстояние, измеренное по прямой, лежащей в горизонтальной плоскости и перпендикулярной оси транспортера, между крайними положениями конца рычага ( в исходном положении и в конце рабочего хода);

- соответственно наибольший и наименьший диаметы бревна, м;

;

- ширина опоры, м, м;

с – расстояние между рычагом, находящимся в исходном положении, и бревном максимального диаметра, м, м ;

- поперечное смещение тягового устройства под влиянием усилия сброски ( мм);

- величина на которую должен сместиться центр тяжести бревна за ребро опоры, м,

; (2.58)

м,

м.

На величину усилия сброски оказывают влияние размеры и вес бревна, характер его движения в поперечном направлении по опоре (скольжение, качение), скорость сброски и конструкция сбрасывателя.

Рис. 2. 8 Схемы к расчетам рычажных бревносбрасывателей

На рис. 2. 8, б изображена схема расположения сил, действующих на бревно в начальный период сброски, для случая скольжения бревна по седлообразной опоре с углом подъема α. На бревно действуют следующие: усилие сброски P; вес бревна Q; реакция опоры N; силы трения и :

, , (2.59)

где , - соответственно коэффициенты трения скольжения между рычагом сбрасывателя и бревном и между бревном и опорой, , ;

сила инерции массы бревна , возникающая вследствие того, что бревно в начальный период сброски движется с ускорением;

, (2.60)

где - ускорение свободного падения;

- ускорение движения бревна в поперечном направлении.

Усилие Р направлено под углом β к горизонту. Примем для расчетов, что β > α, то бревно при его поперечном перемещении опускается относительно рычагов сбрасывателя и сила трения направлена вверх. Принимаем α = 25⁰, β= 30⁰.Проектируя на оси x и у все силы, действующие на бревно, для случая

β > α ( ось x параллельна ребру опоры) получим:

; (2.61)

. (2.62)

Решая эти уравнения относительно P, находим

(2.63)

Определим максимальный вес бревна

, (2.64)

где - плотность древесины, кг/м³;

l- длина бревна, м.

Н.

Для расчетов принимаем усилие, необходимое для сброски бревен

P=15 кН.

2.2.2 Расчет вала сбрасывателей

2.2.2.1 Расчет сил, действующих на вал

Общий момент, передаваемый валом на сбрасыватели

, (2.65)

где - плечо сбрасывателя, м;

кН.

Момент на одном сбрасывателе

, (2.66)

где n – количество сбрасывателей;

кН.

Результирующий момент на среднем сбрасывателе

; (2.67)

кН.

Усилие, прикладываемое одним сбрасывателем к бревну

; (2.68)

кН.

Сила трения одного сбрасывателя о бревно

, (2.69)

где - коэффициент трения сбрасывателей о бревно, .

кН.

Усилие, необходимое на штоке гидроцилиндра

, (2.70)

где - плечо, на котором приложено усилие гидроцилиндра к валу, м;

кН.

Результирующие силы приложенные к валу

; (2.71)

кН.

; (2.72)

где - равнодействующая в вертикальной плоскости,

; (2.73)

кН;

кН. (2.74)

Рис. 2.9 Схема для расчета вала

Построим схему результирующих сил, действующих в одной плоскости

(рис. 2.10).

1. Для данной системы сил определим степень статической неопределимости

, (2.75)

где - количество опорных связей данной системы;

3 - количество уравнений равновесия статики, которое может быть составлено для данной системы.

.

Система один раз статически неопределима.

2. Выбираем основную систему, отбрасываем одну реакцию

опоры (рис. 2. 10).

3. Записываем для данной системы уравнение деформации

, (2.76)

где - единичный коэффициент при неизвестной силе;

- единичная сила;

- грузовой коэффициент.

4. а)Строим эпюры от изгибающих моментов от действия единичных сил и заданной нагрузки (рис. 2. 10).

б) Определим единичный коэффициент канонического уравнения.

, (2.77)

где - площадь элементарной фигуры;

- ордината эпюры, взятая под центром тяжести элементарной фигуры.

;

; ;

; ;

.

в) Определим грузовой коэффициент канонического уравнения.

; (2.78)

;

; ; ;

; ; .

; ; ; ;

; .

5. Определяем внешнюю неизвестную

;

кН;

кН.

7. Определим опорные реакции

; (2.79)

: (2.80)

;

кН;

;

кН.

8. Строим эпюру изгибающих моментов (рис. 2. 11)

;

;

кНм;

кНм;

;

кНм;

кНм;

;

кНм;

;

кНм;

; кНм;

кНм.

9. Строим эпюру крутящих моментов (рис. 2. 11)

;

кНм;

;

кНм;

кНм;

Рис. 2. 10 Расчетные схемы

10. Строим эпюру суммарных моментов (рис. 2. 11)

; (2.81)

кНм;

кНм;

кНм;

кНм;

кНм;

кНм;

кНм;

кНм.

Рис. 2. 11 Расчетные схемы

11. Определяем требуемые диаметры вала

Для Стали 20 МПа.

Предел выносливости определяется по формуле 2.39:

МПа;

Допускаемое напряжение на изгиб определяем по формуле 2.38:

МПа;

Диаметр вала под сбрасыватели определяем по формуле 2.45:

мм;

Диаметр вала под подшипники определяем по формуле:

мм.