286

где d_c - средний диаметр резьбы винта (принимаем d_c = 33 мм); d - наружный диаметр стержня упорного винта (d = 36 мм);

(в - угол подъема резьбы винта (принимаем в = 3°19');

J - угол трения (принимаем J = 8°30'); f- коэффициент трения (принимаем f = 0,15).

Тогда

Определяем длину воротка, необходимую для преодоления крутящего момента из условия приложения к нему силы F = 250 Н:

Запишем условие прочности на изгиб (материал воротка - сталь 3):

Принимая 8_В = 380 МПа и n = 3, получим [8_И] = 380/3 = 126,5 МПа. Определим диаметр воротка d' по следующей зависимости:

Принимаем d' = 24 мм.

3.3.5.2 Модернизация конструкции тележки для перемещения аккумуляторных батарей

В настоящее время для перемещения аккумуляторных батарей (АКБ) применяются тележки с платформой на небольшой высоте от пола, как пра­вило, на трех колесах с одним поворотным колесом. Недостатками таких те­лежек являются: неустойчивость при перемещении АКБ; возникновение веро­ятности опрокидывания; невозможность изменения высоты подъема плат-

287

где Q_AКБ - максимальный вес АКБ, устанавливаемых на тележку, кг; п - количество АКБ, устанавливаемых на тележку, шт;

t_д - коэффициент запаса (t_д = 1,5.. .2,0).

Тогда

Определяем максимальную массу груза:

Для удобства расчета принимаем G_rp = 4500 Н.

Массу тележки определяем в зависимости от массы перемещаемого груза G_m = (0,1.. .0,4) = 1500 Н.

Тогда максимальную массу тележки с грузом определим по формуле:

Для передвижения тележки выбираем четыре стандартных колеса (два жестко закрепленных и два поворотных) по допустимой статической нагруз­ке G_k:

где m - количество колес.

Тогда G_k = 6000 /4= 1500 Н.

Данному условию соответствуют колеса диаметром 120 мм со статиче­ской нагрузкой 1600 Н.

Основные размеры выбранных колес представлены в таблице 3.113.

Предлагаемая конструкция тележки состоит из неподвижной рамы, на которой закреплены ходовые колеса, подвижной рамы (платформы) с роли­ковыми опорами и системы подвижных рычагов для подъема платформы (рис. 3.15), изготовленных с использованием металлических профильных труб квадратного сечения.

Рис. 3.15. Конструкция тележки:

1 - неподвижные колеса; 2 - поворотные колеса; 3 - нижняя рама;

4 - верхняя рама с роликовыми опорами; 5 - система подвижных рычагов;

6 - рукоятка; 7 - ролики

Наибольшая нагрузка от массы перемещаемых АКБ приходится на конструкцию верхней неподвижной рамы, особенно на среднюю поперечину, которая испытывает напряжение изгиба (рис. 3.16).

Условие прочности профиля на изгиб (материал профиля - сталь 3):

288

где М_и - изгибающий момент от силы (F = 3000 Н), создаваемой массой пе­ревозимых АКБ;

W_x - осевой момент сопротивления профиля, см³;

[о'_и] - допускаемые напряжения изгиба, МПа.

Изгибающий момент определим по формуле:

(3.287)

где R = R₁ = R₂ - реакции в местах закрепления профиля (R = R₁ = R₂ = F/2 = = 3000/2= 1500 Н);

L - длина профиля (принимается равной L = 1,2 м).

Из формулы (3.286) определим необходимый момент сопротивления профиля:

По полученному результату (W_x = 11,25 см³) выбираем профиль квад­ратного сечения h = 50 мм, W_x = 12,3 см³.

С целью удобства конструирования и изготовления для остальных ме­таллоконструкций используется выше выбранный профиль. Для проверки прочности металлоконструкции и определения необходимого усилия для подъема платформы разработана кинематическая схема тележки (рис. 3.17) и определены возникающие нагрузки от массы перемещаемого груза и самой тележки. Наиболее опасные напряжения в подвижных рычагах возникают при максимальном подъеме платформы, а максимальное усилие для подъема платформы возникает в нижнем ее положении.

Определяем реакции в подвижных соответственно левой и правой опо­рах R₁ ,R₂:

где L - расстояние от края тележки до центра тяжести при максимальном подъеме платформы, м;

l - расстояние от центра тяжести до подвижной опоры, м.

(3.288)

(3.289)

289

Рис. 3.17. Кинематическая схема тележки

Сумма моментов относительно правой опоры:

(3.294)

где a₁, a₂ - минимальный угол наклона подвижных опор в верхнем положе­нии платформы.

Наиболее опасными напряжениями являются напряжения сжатия и из­гиба в стержне 2.

Условие прочности стержня с учетом возможного изгиба определим по формуле:

где А₀ - площадь поперечного сечения, мм²;

fi - коэффициент понижения допустимых напряжений при сжатии.

Из формулы (3.295) определим минимально допустимую площадь по­перечного сечения выбранного профиля:

Учитывая, что стержень 2 имеет два профиля, в соответствии с конст­рукцией тележки площадь поперечного сечения одного профиля будет равна:

Условие прочности выбранного профиля выполняется, так как площадь

где м - коэффициент, учитывающий способ заделки стержня (принимается равным м = 1);

l - расчетная длина стержня, мм;

r_min - минимальный радиус инерции сечения стержня, мм;

(3.295)

(3.296)

(3.297)

его поперечного сечения равна 8,7 см².

Определим гибкость (устойчивость) стержня по формуле:

(3.298)

291

Определяем необходимое усилие для подъема нагруженной платфор­мы, для этого в нижнем положении платформы определим усилие F₂ от мас­сы груза, перпендикулярное подвижной опоре 2:

где R'₁, R'₂ - соответственно реакции в левой и правой опорах в нижнем по­ложении платформы (R'₁ = R'₂ = 6000/2 = 3000 Н).

где а₃ - угол наклона подвижных опор в нижнем положении платформы.

Определим необходимое усилие, создаваемое штоком гидроцилиндра:

где а₄ - угол наклона малого рычага в нижнем положении платформы.

На основании полученных результатов предлагается в качестве меха­низма подъема использовать механизм, состоящий из гидроцилиндра с ходом поршня до 120 мм и усилием 10000 Н, а также ручного насоса и редукцион­ного клапана.

Произведем расчет роликовых опор, установленных на верхней плат­форме из условий, когда на один ролик будет воздействовать нагрузка, рав­ная массе АКБ G_akb ~ 720 Н (рис. 3.18).

Определим необходимый диаметр роликовой опоры из условия проч­ности на изгибную выносливость (материал опоры — сталь 45):

(3.299)

Тогда

(3.300)

(3.301)

где h - длина малого рычага, мм; L_c - длина подвижной опоры, мм.

(3.302)

(3.303)

292

Определим необходимое усилие F₁ из условия: