книги / Скреперы.
.pdf
Условия равновесия полуприцепа (рис. 6): l = 6710 мм, l2 = = 3030 мм, l1 = 2600 мм, h1= 1000 мм, h2 = 1400 мм.
Рис. 6. Схема сил, действующих на прицепное устройство. Первое расчетное положение
∑MC = −Rох h2 + Rоу (l + l6 ) − P2 l2 − Gп.г l2 − 0,8 Tт h1 = 0,
∑MС = −Rох 1, 4 + Rоу 7,11− P2 3,03 − Gп.г 2,6 − 0,8 Tт 1 = 0,
∑ |
X = −R |
+ P + fR |
− 0,8 T = 0, |
|
ох |
1 |
С |
т |
|
∑Y = Rоу − P2 − Gп.г + RС = 0.
4.3. Второе расчетное положение (режим копания
свывешенными задними колесами скрепера)
Впроцессе копания грунта наблюдаются случаи вывешивания
задних колес скрепера под действием реакции грунта на ножах и толкающего усилия (рис. 7).
Условия расчета:
1)скрепер движется равномерно по горизонтальной поверхности;
2)ковш наполнен грунтом с «шапкой»;
3)толщина стружки h = 200 мм;
21
Рис. 7. Схема сил, действующих на прицепное устройство. Второе расчетное положение
4)скрепер работает с толкачом;
5)коэффициент одновременности работы трактора с толкачом
ko = 0,8;
6)коэффициент динамики kд =1;
7)коэффициент сцепления с грунтом ϕ = 0,9 ;
8)коэффициент сопротивления качению f = 0,06.
В этом положении рассматривается два расчетных случая.
4.3.1. Машина при движении опирается на колеса тягача
и ножи ковша (Pт = 0) .Условия равновесия тягача |
(см. |
рис. 5): |
||
l2 |
= 3200 мм, l3 = 2280 мм, l6 = 400 мм, h2 = 1400 мм. |
|
|
|
|
∑ M B = RA l2 − Gт l3 − Rоу l6 + Rох h2 = 0, |
(1) |
||
|
∑M B = RA 3, 2 − Gт 2, 28 − Rоу 0, 4 + Rох 1, 4 = 0, |
|
||
|
∑ X = −(ϕ − f )RA + (ϕ − f )RB + Rох = 0, |
|
(2) |
|
|
∑Y = RA + RB − Rоу − Gт |
= 0. |
|
(3) |
|
Условия равновесия полуприцепа (см. |
рис. 7): |
l = |
6710 мм, |
l1 = 3200 мм, l2 = 2280 мм, l3 = 2600 мм, l4 = 3030 мм, l5 = = 1520 мм, h = 200 мм, hт = 1065 мм.
∑ |
M |
o |
= −P 1,6 − P (l + l |
6 |
− l |
) + G |
(l + l |
− l ) + 0,8 T (1,6 − h ) = 0, |
|||
|
1 |
2 |
4 |
п.г |
6 |
3 |
т |
т |
|||
22
|
∑ |
M |
o |
= −P 1,6 − P (7,11− 3,03) + G |
|
(7,11 |
− 2,6) + |
|||
|
|
1 |
2 |
|
п.г |
|
(4) |
|||
|
|
|
|
+0,8 Tт (1,6 −1,065) = 0, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
∑ |
X = −R + P − 0,8 T = 0, |
(5) |
||||
|
|
|
|
ох |
1 |
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
∑Y = Rоу + P2 − Gп.г = 0. |
|
(6) |
||||
|
Решая совместно уравнения |
(1)–(6), |
получим |
значения RA , |
||||||
R , R , R , P , P . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
B |
ох оу 1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3.2. Машина при движении опирается на колеса тягача |
|||||||||
и толкающее устройство (Р2 = |
0). Условия равновесия тягача |
|||||||||
(см. рис. 5): l = 3200 мм, l1 = 2280 мм, l6 = 400 мм, h2 = 1400 мм. |
||||||||||
|
|
|
|
RA l − Rоу l6 + Rох h2 = σ т |
2,28, |
(7) |
||||
|
|
|
RA 3,2 − Rоу 0,4 + Rох 1,4 = σ т |
2,28. |
|
|||||
|
Условия |
равновесия |
полуприцепа (см. рис. 9): lгц = 2200 мм, |
|||||||
lC = 2360 мм, lG = 2260 мм, hD = 770 мм, lр = 670 мм, hт = 1065 мм, lт = 1520 мм:
|
|
|
∑ |
M |
o |
= −P 1,6 |
+G |
4,51 − P (7,11 |
+ l |
) + |
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
п.г |
|
т |
т |
(8) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
+0,8 Tт (1,6 − hт ) = 0, |
|
||||
∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
M |
o |
= −P 1,6 +G |
|
4,51 − P (7,11+ 1,52) + 0,8 T (1,6 − 1,065) = 0, |
|||||||||
|
1 |
|
п.г |
∑ |
|
т |
|
|
т |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
X = −R + P − 0,8 T = 0, |
|
(9) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ох |
1 |
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑Y = Rоу + Pт − Gп.г = 0. |
|
(10) |
||||
Решая совместно уравнения (7)–(10), получим Rох, Rоу, Р1 , Рт.
4.4. Третье расчетное положение (транспортный режим — прямолинейное движение груженого скрепера)
Условия расчета:
1)скрепер движется по горизонтальной неровной поверхности;
2)ковш наполнен грунтом с «шапкой»;
3)коэффициент динамики для полуприцепных скреперов по результатам исследований ВНИИСтройдормаш kд = 2;
4)коэффициент сопротивления качению f = 0,07.
23
Условия равновесия полуприцепа (рис. 8): l1 = 6710 мм, l2 = 400 мм, l3 = 2563 мм, l4 = 920 мм, l5 = 2280 мм, h2 = 1400 мм.
∑ M o = kд Gп.г (l1 + l2 − l3 ) − RC (l1 + l2 ) − f RC h2 = 0,
∑M o = kд Gп.г (7,11 − 2,563) − RС 7,11− f RС 1, 4 = 0,
∑X = −Rох + f RС = 0,
∑Y = Rоу − 2Gп.г + RС = 0.
Рис. 8. Схема сил, действующих на прицепное устройство. Третье расчетное положение
Условия равновесия тягача (см. рис. 8):
∑M B = RA (l4 + l3 ) − kд Gт l3 + Rох h2 − Rоу l2 = 0
∑M B = RA 3, 2 − kд Gт 2, 28 + Rох 1, 4 − Rоу 0, 4 = 0 ,
∑X = (ϕ − f )(RA + RB ) − Rох = 0,
∑Y = RA + RB − kдGт − Rоу = 0.
При движении машины должно быть обеспечено неравенство:
ϕ (RA + RB ) ≥ (RA+ RB+ RC ) f .
Результаты расчетов удобно свести в табл. 9 прил. I.
24
5. РАСЧЕТ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ ОТ КОВША НА ТЯГОВУЮ РАМУ СКРЕПЕРА
Прежде чем приступить к расчету рамы, необходимо найти усилия, которые действуют со стороны тягача, а затем со стороны ковша.
Усилия со стороны тягача: Rох, Rоу.
Со стороны ковша на раму действуют нагрузки от механизма подъема и опускания ковша и реакции в шарнирах D и D' (рис. 9). На рис. 9 приняты следующие обозначения:
Pгц — усилия в гидроцилиндрах механизма подъема ковша; Gк+гр — сила тяжести ковша с грунтом и задних колес машины;
точка D — ось шарниров, крепления тяговой рамы;
RDx и RDy — составляющие реакции тяговой рамы на ковш;
P иP — соответственно горизонтальная и вертикальная состав-
1 2
ляющие сопротивления сил резания (реакции грунта на нож); Pт — сила на буфере ковша скрепера.
Для определения усилия в гидроцилиндрах и опорных реакций
вточке D рассмотрим равновесие ковша для следующих случаев:
1.Конец заполнения ковша:
∑ |
M |
D |
= P l + G |
(l − l ) − P h − P l |
p |
− R l − |
||||||
|
гц гц |
к+гр |
С |
G |
1 |
D |
2 |
|
С С |
|||
|
∑ |
− fRС hD − 0,8Tт (hт − hD ) − PT (lС + lт ) = 0 |
|
|||||||||
|
X = −P |
sin α + |
P+ |
R + |
f |
R − 0,8 |
|
T = |
0, |
|||
|
гц |
|
1 |
Dx |
|
С |
|
|
т |
|
||
|
∑Y = Pгц cos α − |
P2+ |
RDy− |
Gк+гр+ |
RС+ |
Рт= |
0. |
|||||
2. Вывешивание колес полуприцепа:
1) скрепер опирается на колеса тягача и ножи. При условии, что
α = 4° , |
lгц |
= 2200 мм, lС = 2360 мм, |
lG = 2260 мм, hD = 770 мм, |
lp = 670 |
мм, |
hт = 1065 мм, lт = 1520 мм, |
Pт = 0 , Gк+гр = 21160 кг, для |
скрепера марки ДЗ-740000РР имеем: |
|
||
2,2Ргц |
= Gк+гр(2,36 − 2,26) + Р1 0,77 − Р2 0,67 + 0,8 Tт (1,065 − 0,77), |
||
|
|
|
25 |
RDy = −Pгц cos α + P2+ Gк+гр,
|
R |
= −P sin α − |
P+ 0,8 T ; |
||
|
Dx |
|
гц |
1 |
т |
2) скрепер опирается на колеса тягача, ножи и буфер. При усло- |
|||||
вии, что Рт ≠ 0, имеем: |
|
|
|
|
|
2,2Ргц |
= Gк+гр 0,1 + Р1 0,77 − Р2 0,67 + Tт 0,295 + Рт(2,36 +1,52), |
||||
|
R |
= −P sin α − |
P+ 0,8 T , |
||
|
Dx |
|
гц |
1 |
т |
|
RDy = −Pгц cos α + |
P2+ Gк+гр− Рт; |
|||
3) скрепер опирается на колеса тягача и буфер: |
|||||
2,2Ргц = −Gк+гр 0,1+ Р1 hD + 0,8 Tт (hт |
− hD ) + Рт (lС + lт ), |
||||
|
R |
= −P sin α − |
P+ 0,8 T , |
||
|
Dx |
|
гц |
1 |
т |
|
RDy = −Pгц cos α + Gк+гр− |
Рт. |
|||
3. Транспортирование при прямолинейном движении. |
|||||
При |
условии, что |
α = − 3° , |
lгц = 2170 мм, lС = 2340 мм, |
||
lG = 2200 мм, hD = 770 мм, lp |
= 1150 мм, имеем: |
||||
∑M D = Pгц lгц + Gк+гр kд(lС − lG ) − RС lС − fRС hD = 0 |
|||||
|
∑ X = −Pгц sin α + |
f RС+ RDx= 0, |
|||
|
∑Y = Pгц cos α + RDy+ |
RС− kд |
Gк+гр= 0. |
||
Рис. 9. Схема нагружения ковша
26
Отсюда определяем Rгц, RDx , RDy .
Полученные значения реакций от гидроцилиндров заносятся в табл. 10 прил. I.
Определены все нагрузки, действующие на тяговую раму. Разбиваем раму на два элемента:
1)упряжные тяги с трубой;
2)кривой брус—хобот.
6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ТЯГОВОЙ РАМЫ
Тяговая рама служит для соединения тягача с ковшом скрепера, она охватывает ковш с двух сторон и крепится к нему продольными балками. Передняя часть рамы опирается на прицепное устройство, которое, если скрепер самоходный, размещено на седельно-сцепном устройстве тягача, а если прицепной — на передней оси скрепера. Соединение рамы с ковшом шарнирное; шарниры цилиндрические или шаровые. Переднее прицепное устройство имеет продольный и вертикальные шарниры, обеспечивающие возможность поворота тягача или передней оси, как в горизонтальной плоскости, так и в поперечной вертикальной плоскости.
Рис. 10. Тяговая рама скрепера
27
Тяговая рама прицепного скрепера (рис. 10) сварная, П-образной формы. Впереднейчастирамыимеетсястойка1 сдвумяпроушинамидля пальцевосивертикальногошкворнясцепногоустройствамашиныихобот 2. Хобот представляет собой кривой брус коробчатого сечения. К поперечной балке (трубчатой формы) 3 рамы приварены две тяги 4 коробчатого сечения и кронштейны 5 для гидроцилиндров подъема ковша. Тяги имеютпроушины6 дляшкворней, соединяющихрамусковшомскрепера.
6.1. Определение реакций в упряжных шарнирах
Для составления расчетной схемы рамы скрепера следует учитывать нагрузки, действующие как на тягач, так и на скрепер. Как уже отмечалось, основными нагрузками, действующими на раму скрепера, являются реакции от седельно-сцепного устройства, усилия от механизма подъема и опускания ковша и реакции в шарнирах продольных балок. Из расчетной схемы выделяют непосредственно раму и наносят на нее все усилия (рис. 11). Все размеры и усилия необходимо поставить в цифрах. Неизвестными усилиями в расчетной схеме (см. рис. 11) являются шесть реакций в шарнирах D и D'.
Рис. 11. Расчетная схема рамы скрепера
28
Рассматриваемая расчетная схема рамы является симметричной и поэтому, составляя уравнения моментов относительно осей Z и Z' (рис. 12), ∑M Z = 0 и ∑M Z′ = 0 , определим RD′x и RDy .
Рис. 12. К расчету рамы скрепера методом сил: а — заданная система;
б— основная система; в — эпюра моментов от действия X1 = 1;
г— эпюра моментов в основной системе от действия внешней нагрузки
|
Составим уравнение равновесия для сил в проекции на ось Z, |
||||||||
т.е. ∑Z = 0. |
Находим: RDz = RD′z . |
||||||||
|
Далее рассмотрим расчетную схему рамы и все силы, располо- |
||||||||
женные |
γ |
в |
плоскости |
рамы, которые равны соответственно: |
|||||
ox |
cos |
ox |
cos |
γ |
oy |
|
γ |
. |
|
R |
|
; R′ |
|
; R sin |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
Для осуществления процедуры метода сил необходимо задаться моментами инерции рамы J1 и J2 и поперечным сечением, исходя из известных конструкций скреперов. Далее назначаем основную сис-
_
тему (например, рис.12, б) и строим эпюру М1 от X1=1 (рис.12, в), а затем эпюру Мр от внешней нагрузки (рис. 12, г).
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
2 M p |
|
Определяем коэффициенты |
δ 11= |
∫ |
М |
2 |
dx и |
∆ 1 p= |
∫ |
М |
dx |
||
Е |
J |
|
Е J |
||||||||
|
|
е |
|
|
е |
|
|
||||
_ |
и Мр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
путем перемножения эпюр М1 |
по правилу Верещагина и на- |
||||||||||
ходим X1 из канонического уравнения метода сил: |
|
|
|
|
|
|
|||||
δ 11 X1+ ∆ 1 p= 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
X1 — неизвестное усилие связи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Горизонтальная реакция RDy |
равна полученному значению X1. Из |
||||||||||
уравненияравновесиясилвнаправленииосиY (∑Y = 0) получим RD′y .
Проектируем все силы системы (см. рис.12, б) на ось X (∑ X = 0),
определяем RDx = RD ' x .
Приложим найденные значения сил к системе (см. рис.12, а) и построим эпюры моментов М в плоскости рамы и эпюры продольных сил. Для построения эпюры моментов раму рассматриваем как ломаную балку. Составляем уравнение суммы моментов и сил, расположенных по одну сторону от сечения 1, 2, 3, 4, 5 (см. рис. 12, б).
При построении эпюры нормальных усилий необходимо на каждом участке спроектировать действующие силы на направление оси участка рамы.
Рассмотрим пример расчета продольных усилий и изгибающих моментов для тяговой рамы шириной В = 3300 мм, длиной продольных тяг l = 2970 мм и расстоянием от места соединения тяги с поперечной балкой до сечения, в котором приложены усилия от гидроцилиндров, на расстоянии от опорной балки с = 853 мм
(см. рис. 12, а).
30