бульдозер

Федеральное агентство по образованию и науке РФ

Пермский государственный технический университет

Кафедра строительных и дорожных машин

Курсовая работа

«Проектирование металлоконструкций строительных и дорожных машин и оборудования»

Выполнил:

студент группы СДМ 05 – 1 С. Н. Мачехин

Проверил:

Руководитель В. И. Кычкин

Пермь, 2008 г.

Приближённый расчёт рамы бульдозера с неповоротным отвалом.

В начале расчёта необходимо определить основные внешние и внутренние усилия, действующие на элементы бульдозера, от силы резания, приложенной к отвалу, а затем подобрать поперечное сечение всех конструктивных элементов.

Исходные данные:

L	L1	L2	l	b1	b2	b3	b	Px	Py	Pz	α°	φ°	θ°	h
м								тс
3,3	2,8	3,5	0,25	0,4	0,8	2,0	0,7	4,0	1,0	2,0	50	60	30	0,1

На первом этапе рассмотрим расчётную схему, приведенную на рис. 11, и с помощью уравнений равновесия найдём некоторые реакции в шарнирах и усилия в гидроцилиндрах.

Т. к. L₂ >L , раскосов нет.

∑М_у = 0, Р_z∙(L+l) + P_x∙h – 2P_цcosα ∙ 2h – 2P_цsinα∙L=0,

Отсюда

∑М_z = 0, P_z∙b – P_y∙h – P_ц∙sinα(b₃ – b₁) – P_цsinα∙b₁ + R_Az∙b₃ = 0,

Отсюда

∑M_x1 = 0, -P_z∙(b₃ – b) – P_y∙h + P_ц∙sinα∙(b₃ – b₁ ) + P_ц∙sinb₁ – R_cz∙b₃ = 0,

Отсюда

∑М_z = 0, -P_x∙b – P _y∙(L + l) – P_цcosα∙b₁ – P_цcosα∙(b₃ – b₁ ) + R_Ax1∙b₃ = 0,

Отсюда

∑M_z1 = 0, P_x(b₃ – b) – P_y(L + l) + P_ц∙cosα∙b₁ + P_ц∙cosα(b₃ – b₁) – R_cx∙b₃ = 0,

Отсюда

Таким образом определены следующие неизвестные: 2Р_ц , R_Az , R_{cz ,} R_{Ax1 ,} R_cx

На втором этапе рассмотрим расчётную схему, приведённую на рис. 12. Она представляет собой расчленённую схему рис. 11. Это упрощает определение усилий в основных элементах бульдозерного оборудования.

Вначале рассмотрим равновесие толкающих брусьев. Для бруса АВ составим уравнение моментов относительно у₁:

∑М_у1 = 0, -R_Az∙L + R_пп∙sinφ∙(L – L₁) = 0,

Находим R_пп, а затем проектируем все силы на ось Z₁:

∑Z₁ = 0, -R_Bz + R_пп∙sinφ – R_Az = 0,

Отсюда

R_Bz = R_пп∙sinφ – R_Az = - 0,856

Составим аналогичные уравнения для бруса СД:

∑M_y1 = 0, -R_Cz∙L + R_пл∙sinφ(L – L₁) = 0

Отсюда

∑Z = 0, -R_пп∙cosβ + P_ц∙cosα(90 – α) + R_пп∙cos(90 – φ) – R_Cz + R_Дя – P_z = 0

R_Дя = R_пп∙cosβ – P_ц∙cosα(90 – α) – R_пп∙cos(90 – φ) + R_Cz + P_z = 1,22

При производстве работ бульдозером возможна ситуация, когда вся нагрузка через отвал передаётся в точке крепления одного из толкающих брусьев. В этом случае для приближённых расчётов можно принять, что один брус загружен полностью и испытывает саму большую нагрузку, например, брус СД. Такое допущение значительно упрощает задачу и позволяет рассмотреть вместо пространственной схемы (см. рис. 11) три упрощённых (рис. 12, 13):

а) рассматривая равновесие бруса АВ, составим уравнения:

∑Y = 0, R_Az = R_By = R_рп = 0

∑Х = 0, R_Ax1 – R_Bx + R_пп∙cosφ = 0

И определим R_Bx: R_Bx = R_Ax1 + R_пп∙cosφ = 7,12

б) ) из условия равновесия бруса СД (рис. 13) составим уравнение моментов относительно оси Z, приложенной в точке Д:

∑M_z = 0, R_Cy∙L – P_y∙l + R_Bx∙b₃ – P_ц∙(b₃ – b) – P_ц∙b – P_x∙b = 0

Отсюда

А из уравнения проекции всех сил на ось Х:

∑Х = 0, R_Cx + R_Дх – P_x + R_Bx + R_Ax + R_пп∙cosφ = 0

R_Дх = -R_Cx + P_x – R_Bz - R_Ax - R_пп∙cosφ = -12,58

Перенесём ось z в точку С и составим уравнение:

∑M_z = 0,

R_Ax∙b₃ – R_Bx∙b₃ – R_Ду∙L – P_ц∙cosα(b₃ – b) – P_цcosα∙b – P_x∙b – P_y∙(L + l) = 0

На третьем этапе необходимо по найденным усилиям определить поперечное сечение элементов бульдозерного оборудования.

Подкосы и раскосы рассчитывают как центрально сжатые или центрально растянутые элементы.

Для расчёта толкающих брусьев необходимо найти сечения, в которых возникают наибольшие напряжения. Толкающий брус (например СД) рассматривают как двухопорную балку, загруженную вертикальной и горизонтальной нагрузкой. От каждой нагрузки необходимо построить эпюры изгибающих моментов - в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. Суммарные напряжения определяют по формуле:

F – площадь сечения, см²

J – момент инерции, см⁴

Ищем моменты и реакции:

I Q_y = R_c = 0,154

II Q_y = - R_Д = -0,867

Строим эпюры изгибающих моментов:

Выбираем швеллер 20 (по ГОСТ 8240 – 72)

F = 23.4 см²

J_x = 1520 cм⁴

J_y = 113 см⁴

Выбираем материал Ст45 σ = 610 МПа

= 524 МПа ≤ 610 МПа

Список использованной литературы

1. Сопротивление материалов Г. С. Писаренко.

2. Методические указания «Проектирование металлоконструкций строительных и дорожных машин и оборудования» И. В. Кычкин.

3. Основы конструирования П. И. Орлов