книги из ГПНТБ / Родин И.И. Проектирование одноковшовых строительных экскаваторов учеб. пособие

1) из напряжений в вертикальной плоскости

Силу напора S Hmax следует принимать только для многомо­ торного привода, при одномоторном приводе величина ее не­ значительна;

2 ) растяжения или сжатия

4)напряжения от скручивания балок рукояти силами Р0і

иРб.

Здесь следует иметь в виду возможность двух видов де­ формаций: скручивание балок или изгиб в вертикальной пло­ скости. Если боковые зазоры рукояти в седловом подшипни­ ке меньше деформаций балки, то расчет производить на скру­ чивание, как и однобалочные рукояти, по формуле (7.5).

При больших зазорах в седловом* подшипнике под дей­ ствием силы Р0і, приложенной к крайнему зубу, создается скручивающий момент Р0і/, воспринимаемый в седловом под-

123

рои сил k • . Напряжение от этих двух сил составит

однобалочных рукоятей. При расчете считают, что вся нагруз­ ка воспринимается одной балкой.

Р а с ч е т р у к о я т и о б р а т н о й л о п а т ы

Опасными сечениями рукояти являются сечение у шар­ нира А при соединении тяг ковша и у шарнира.В соединение

в препятствие с жесткостью грунта 10 000 т/м. Тяговый канат должен составлять с рукоятью угол, близкий к 90° (рис. 28). Усилие подъема принимают Sn=0.

При определении максимальных напряжений в сечении А следует учесть напряжения от скручивающего момента вслед­ ствие внецентреннего приложения силы Р0ь а также сжима­ ющего усилия от веса стрелы, рукояти и прочего оборудова­ ния.

С е ч е н и е у ш а р н и р а В — напряжение в сечении проверяют на действие следующих нагрузок (в трех положе­ ниях) :

1. Отрыв препятствия с помощью каната подъема. Ковш расположен от поверхности на 1/3 глубины копания, канат подъема перпендикулярен оси рукояти у = 90°.

При расчете учитывается, как и для сечения у шарнира А, внецентренное приложение сопротивлений копанию Р0ь

124

Рис. 28. Расчетная схема обратной лопаты.

2. На режущую кромку действует боковое усилие Рб при упоре ковша в грунт во время включения поворотного меха­ низма. За расчетное положение принимается: рукоять со стрелой составляет ß—45—50°, стрела находится горизон­ тально, а = 0°.

Усилие Рб находят из наибольшего крутящего статическо­ го момента.

3. Действуют максимальные динамические нагрузки при торможении поворотной платформы с груженым ковшом и горизонтальной рукоятью. Стрела к горизонту составляет угол а = 50—60°.

Усилия Sn и ST определяются для удержания рабочего оборудования в данном положении.

Расчет рукояти производится в следующей последователь­ ности.

Составляют уравнение моментов сил относительно зуба ковша, находят реакцию в шарнире В и затем опредёляют напряжение в заданном сечении.

125-

Р а с ч е т р у к о я т и э к с к а в а т о р а с г и д р а в л и ч е с к и м п р и в о д о м

На рукоять действуют силы: сопротивление копанию Р0і, приложенное к крайнему зубу, величина отпора Р„2, усилие на штоке цилиндра рукояти Sp, открытия днища ковша SK и боковое усилие при встрече зуба ковша с препятствием Рб. Усилие на штоке цилиндра рукояти определяется для 5— 8 по­ ложений по траектории копания (гл. 5, § 4, формула (5.27). По полученным данным определяют максимальное усилие на штоке цилиндра и находят максимальное реактивное усилие в шарнире крепления рукояти к стреле.

Опасными сечениями являются п—п у крепления оттяж­ ки ковша и т—т у шарнира крепления рукояти к стреле.

Сечение п—п проверяется на изгиб в вертикальной плос­ кости, сжатие, скручивание — от действия внецентренно при­ ложенных сил Роі, открытия днища ковша SK — на изгиб в горизонтальной плоскости ОТ Р0 2 и Рб-

Кроме того, рукоять следует проверить на включение ги­ дроцилиндра стрелы на подъем рабочего оборудования с од­ новременным упором зубьев ковша в препятствие.

Сечение т —т рассчитывают на действие инерционных на­ грузок в горизонтальной плоскости, полагая, что зуб ковша встретился с жестким препятствием. Методика расчета оста­ ется та же, как и для экскаваторов с канатно-блочным под­ вешиванием.

Р а с ч е т р у к о я т и о б р а т н о й л о п а т ы

Расчет рукояти производят на одновременное действие сил на штоке поршня цилиндра рукояти Sp и цилиндра по­ ворота ковша SK. Усилия Sp и SKпо траектории схемы копа­ ния определяют для 3—4 положений: 1) ковш на максималь­ ном вылете; 2 ) копание на уровне стоянки; 3) ковш на мак­ симальной глубине и 4) на выходе из траншеи. При расчете следует иметь в виду, что лучшее заполнение ковша грунтом производится гидроцилиндром поворота ковша.

Действующими силами при расчете будут Р0і, Р02, Рб, Sp, SK.

Опасные сечения — в рукояти п—п, место крепления ковша и т—т у шарнира крепления рукояти к стреле (рис. 28а, 29).

Напряжения в сечении п—п складываются от действия изгибающего момента в вертикальной плоскости, изгибаюіце-

126

Рис. 28 а.

го момента от внецентренно приложенных и сжимающих сил: Rrn-n -f- SKh + Sph1

(в (7.27)^величина Sph; применяется при положении Sp меж­

ду опорой и ковшом), изгибающего момента в горизонталь­ ной плоскости от сил Р02 и Рб:

127

сил относительно зуба ковша и находят реактивную силу R, во втором — строят многоугольник сил и находят результиру­ ющую силу R.

Сечение т—т рассчитывают на динамические нагрузки по формулам (7.13) — (7.18).

Р а с ч е т на д о л г о в е ч н о с т ь ' и в ы н о с л и в о с т ь р у к о я т е й [7]

Кроме расчета на прочность, рукояти проверяют на вы­ носливость и долговечность. Проверка производится по се­ чениям, которые рассчитываются на прочность и имеют боль­ шие концентраторы напряжений в зоне действия напряжений растяжения, особенно в зоне сварных швов в процессе копа­ ния.

Расчет сечений п— п и т— т производят на эквивалентные нагрузки, определяемые для среднего положения ковша в за­ бое по траектории копания.

Для рукоятей прямоугольного сечения амплитуда нор­ мальных и касательных напряжений и среднее ее значение

128

для рукоятей круглого сечения

Зэа„ = - 0,65 зэсж + /(0 ,5 З и 3)2 + (0,5 а* и г )2 кгссм ' (7.32)

Разделив аэан и аэтн на коэффициент KJp, учитывающий влияние количества циклов нагружений, получим аэа, и аэт, тэа и тэт, которые дадут возможность определить коэффици­ ент безопасности в сечении.

С е ч е н и е у с е д л о в о г о п о д ш и п н и к а т—т

При расчете в. формуле (7.14) крутящий момент сил инерции заменяется на Мэкр и r = 0,9rmax; Гтах — максималь­ ное расстояние от центра вращения до ц. т. ковша.

Величина эффективного момента

Р у к о я т ь о б р а т н о й л о п а т ы

За расчетное положение на выносливость в сечении п—п принимают эквивалентные нагрузки на ковш, находящиеся на 1/2 глубины забоя. За эквивалентное тяговое усилие при­ нимают S 3T = 0,75 STст (STст — стопорное тяговое статиче­ ское усилие). Нагрузка Sn принимается равной нулю. Экс­

ватора с груженым ковшом, подтянутым к стреле. Эквива­

лентные нагрузки S3n и S3T определяют из условия равнове­ сия оборудования.

Динамический крутящий момент в плоскости поворота М3д=0,75 Мд maxКоэффициент нормальных напряжений асим­ метрии в вертикальной плоскости от сжатия и изгиба при­ нимается Гсш = г£=-—0,2, а для изгиба в плоскости поворота —г= —1.

Р у к о я т ь э к с к а в а т о р а с г и д р о п р и в о д о м

Расчет на выносливость и долговечность в сечении произ­ водят на эквивалентную нагрузку, представляющую среднее

пі мальное напряжение изгиба в вертикальной плоскости и сжа­

тия. Амплитуда нормальных и касательных напряжений и среднее значение эквивалентных напряжений определяются по формулам (7.30), (7.31).

Коэффициенты эквивалентной нагрузки могут быть при­ няты для изгиба в вертикальной плоскости г„= 0. Здесь S9P изменяется от 0 до максимума и гсж = —0,2-1-0,25, коэффици­

по тем же формулам, как и для рукоятей с канатно-блочным подвешиванием.

Рукоять обратной лопаты. Проверка производится анало­ гично предыдущему.

За расчетную нагрузку принимают эквивалентное усилие на штоке цилиндра рукояти. Коэффициент асимметрии при этом принимается, как и для обратной лопаты.

Р а с ч е т с тре лы э к с к а в а т о р а

с к а н а т :н о - 'б л о ч н ы ім п о д в е ш и в а н и е м

При расчете стрелы рассматриваются 4 положения нагру­ жений.

Положение 1. Рукоять выдвинута под прямым углом к стреле, канат полиспаста вертикален, стрела поставлена под углом 45° (рис. 30). На нее действуют максимальное стопор­ ное усилие подъема Snmax и напора SHmax (жесткость грунта

130

Sin If

Сжимающая стрелу реактивная сила Rx определится как сумма проекций всех сил на ось х—х, а реактивная попереч­ ная сила Ry — из условия суммы проекций всех сил на ось

Стрела рассчитывается на изгиб от действия сил в вертикаль­ ной плоскости, сжатие и кручение — от боковой силы Рбст. Напряжение в сечении II—II в вертикальной плоскости будет

Положение 2. Рукоять с ковшом перпендикулярна стреле, как и в предыдущем случае. Действуют . боковое усилие Рбст, максимальное напорное усилие SHmax при стопорении в грунтах с условной жесткостью 10 000 т/м. Подъемное уси­ лие Sn max определяется из условия равновесия стрелы отно­ сительно пяты при действии SHmax и нагрузки в стреловых канатах Sc = 0, но не более Sn max, рассчитанного для I по­ ложения.

Положение 3. Рукоять горизонтально выдвинута на пол­ ную длину, подъемный канат со стрелой составляет угол. —90°. Напорный механизм заторможен. Происходит подъем ковша при максимальном сопротивлении копанию (рис. 31).

Расчет стрелы производится в последовательности, изло­ женной для расчетного положения I. При расчете стрелы с внутренней однобалочной рукоятью следует дополнительно учесть кручение от внецентреннего приложения силы Р0і к крайнему зубу ковша.

Положение 4. Рукоять вытянута на полную длину, ковш наполнен грунтом, происходит поворот ковша в сторону раз­ грузки (рис. 32).

В сечении I—I, кроме напряжений от действия статиче­ ских нагрузок, изгиба и сжатия, возникают инерционные уси­ лия и моменты от влияния масс ковша с грунтом и рукояти.

132