3. Расчет гидроцилиндров рабочего оборудования стрелового погрузчика

Для выполнения рабочих операций на привод рабочего оборудования предусмотрены следующие гидроцилиндры:

• ГЦ выдвижения секции стрелы;

• ГЦ подъема/опускания стрелы

Для расчета будем использовать программу в Excel Ватулина Я.С.

Расчет гц подъема/опускания стрелы

1. Цель расчета

• определить точки крепления гидроцилиндра на стреле и раме машины;

• определить усилие на штоке ГЦ;

• подобрать ГЦ;

• проверить ГЦ по условию запаса устойчивости;

• проверить ГЦ по условию запаса прочности (в цилиндре и в штоке).

2. Определение размера гидроцилиндра

Точки крепления шарнира гидроцилиндра к стреле определяются из условия минимизации усилия на штоке при приемлемых размерах ГЦ. Максимальные значения параметров а и b определяем конструктивно. Максимальный и минимальный размер ГЦ можно определить с помощью построения кинематической схемы стрелы.

Усилие на штоке гидроцилиндра и подбор ГЦ

2. Проверка ГЦ по условиям запаса устойчивости и запаса прочности

Расчет проводился при помощи программы.

Гильза и шток цилиндра проходят по условию прочности, запаспрочности превышает значение 1,2.

Вывод: выбранный гидроцилиндр подходит по условиям запаса устойчивости и прочности.

Расчет гц выдвижения секции стрелы

Расчетная схема и исходные данные

Т=11760 Н – вес поднимаемого груза на максимальном вылете.

G₁,G₂ –масса первой и второй секций стрелы (т.к. суммарная масса секций не превышает 8-10% от массы поднимаемого груза, то в расчете ими пренебрегаем).

F_тр, – сила трения.

В качестве расчетной выбрана схема с максимальным углом подъема стрелы, т.к. именно в этом положении на штоке ГЦ должно быть наибольшее усилие.

Расчет основных параметров

Усилие, действующее вдоль штока при его выдвижении, составит

Минимальный диаметр поршня определяем из зависимости

4. Расчет стрелы погрузчика при помощи средств сапр «SolidWorks»

Симуляция Сборка стрелы погрузчика Дата: 26 апреля 2015 г. Создатель:: Solidworks Имя исследования: Статический анализ 1 Тип анализа: Статический анализ Table of Contents 1. Исходные данные 3 2. Подбор сечений секций стрелы погрузчика 4 3. Расчет гидроцилиндров рабочего оборудования стрелового погрузчика 7 4. Расчет стрелы погрузчика при помощи средств САПР «SolidWorks» 10 11 Свойства исследования 12 Свойства материала 13 Нагрузки и крепления 14 Данные контакта 21 Информация о сетке 22 Результирующие силы 25 Результаты исследования 26 Вывод 27 5. Список использованной литературы 28

Свойства исследования Имя исследования Статический анализ 1 Тип анализа Статический анализ Тип сетки Сетка на твердом теле Тепловой эффект: Вкл Термический параметр Включить тепловые нагрузки Температура при нулевом напряжении 298 Kelvin Включают эффекты давления жидкости из SolidWorks Flow Simulation Выкл Тип решающей программы FFEPlus Влияние нагрузок на собственные частоты: Выкл Мягкая пружина: Выкл Инерционная разгрузка: Выкл Несовместимые параметры связи Автоматические Большие перемещения Выкл Вычислить силы свободных тел Вкл Трение Выкл Использовать адаптивный метод: Выкл Папка результатов Документ SolidWorks (D:\стрела)

Свойства материала Ссылка на модель Свойства Компоненты Имя: AISI 1020 Сталь, холоднокатаная Тип модели: Линейный Упругий Изотропный Критерий прочности по умолчанию: Максимальное напряжение von Mises Предел текучести: 3.5e+008 N/m^2 Предел прочности при растяжении: 4.2e+008 N/m^2 Модуль упругости: 2.05e+011 N/m^2 Коэффициент Пуассона: 0.29 Массовая плотность: 7870 kg/m^3 Модуль сдвига: 8e+010 N/m^2 Коэффициент теплового расширения: 1.17e-005 /Kelvin Твердое тело 1(Разделяющая линия2)(вторая секция-1), Твердое тело 1(Разделяющая линия1)(основание-1) Данные кривой:N/A

Нагрузки и крепления Имя крепления Изображение крепления Данные крепления Зафиксированный шарнир-1 Объекты: 6 грани Тип: Зафиксированный шарнир Результирующие силы Компоненты X Y Z Результирующая Сила реакции(N) 154.861 -26919.3 75770.2 80410.2 Реактивный момент(N.m) 0 0 0 0 Ролик/ползун-1 Объекты: 6 грани Тип: Ролик/ползун Результирующие силы Компоненты X Y Z Результирующая Сила реакции(N) 447.699 8440.82 -35317.9 36315.3 Реактивный момент(N.m) 0 0 0 0 Ролик/ползун-2 Объекты: 4 грани Тип: Ролик/ползун Результирующие силы Компоненты X Y Z Результирующая Сила реакции(N) 5573.81 56804.3 -34444.8 66665.2 Реактивный момент(N.m) 0 0 0 0 Ролик/ползун-3 Объекты: 2 грани Тип: Ролик/ползун Результирующие силы Компоненты X Y Z Результирующая Сила реакции(N) -11.3148 -4654.57 -0.346613 4654.59 Реактивный момент(N.m) 0 0 0 0 Имя нагрузки Загрузить изображение Загрузить данные Сила тяжести-1 Справочный: Грань< 1 > Значения: 0 0 -9.81 Единицы измерения: SI Сила-1 Объекты: 4 грани Тип: Приложить нормальную силу Значение: 11999.7 N Угол фазы: 0 Единицы измерения: deg Сила-2 Объекты: 4 грани Тип: Приложить нормальную силу Значение: 1.2 N Угол фазы: 0 Единицы измерения: deg

Данные контакта Контакт Изображение контакта Свойства контакта Глобальный контакт Тип: Связанные Компоненты: 1 компоненты Параметры: Совместимая сетка

Информация о сетке Тип сетки Сетка на твердом теле Используемое разбиение: Сетка на основе кривизны Точки Якобиана 4 Точки Максимальный размер элемента 93.1383 mm Минимальный размер элемента 18.6277 mm Качество сетки Высокая Заново создать сетку из неудавшихся деталей с несовместимой сеткой Выкл Информация о сетке - Подробности Всего узлов 36861 Всего элементов 18721 Максимальное соотношение сторон 153.78 % элементов с соотношением сторон < 3 10.3 % элементов с соотношением сторон > 10 22.9 % искаженных элементов (Якобиан) 0 Время для завершения сетки (hh;mm;ss): 00:00:07 Имя компьютера: AEXEY Информация по управлению сеткой: Имя управления сеткой Изображение управления сеткой Сведения об управлении сеткой Управление-1 Объекты: 6 кромки, 1 грани Единицы измерения: mm Размер: 13.4216 Пропорция: 1.5

Результирующие силы Силы реакции Выбранный набор Единицы измерения Сумма по X Сумма по Y Сумма по Z Результирующая всей модели N 13.8964 6898.6 11776.2 13648.1 Моменты реакции Выбранный набор Единицы измерения Сумма по X Сумма по Y Сумма по Z Результирующая всей модели N.m 0 0 0 0

Результаты исследования Имя Тип Мин Макс Напряжение1 VON: Напряжение Von Mises 15115.3 N/m^2 Узел: 6768 1.74237e+008 N/m^2 Узел: 7778 Сборка стрелы погрузчика-Статический анализ 1-Напряжение-Напряжение1 Имя Тип Мин Макс Перемещение1 URES: Результирующее перемещение 0 mm Узел: 7759 8.13593 mm Узел: 77 Сборка стрелы погрузчика-Статический анализ 1-Перемещение-Перемещение1 Имя Тип Мин Макс Деформация1 ESTRN: Эквивалентная деформация 3.31198e-008 Элемент: 13957 0.000579814 Элемент: 4915 Сборка стрелы погрузчика-Статический анализ 1-Деформация-Деформация1 Имя Тип Перемещение1{1} Деформированная форма Сборка стрелы погрузчика-Статический анализ 1-Перемещение-Перемещение1{1} Имя Тип Мин Макс Запас прочности1 Авто 2.00875 Узел: 7778 23155.3 Узел: 6768 Сборка стрелы погрузчика-Статический анализ 1-Запас прочности-Запас прочности1

Вывод

В результате проведенного исследования установлено, что рассматриваемая конструкция в основном имеет запас прочности, равный 29, однако имеется лимитирующий элемент (крепление гидроцилиндра подъёма стрелы), где минимальный коэффициент запаса прочности составляет 2,009. Имеет место переизбыток материала.

Исследование на предмет жесткости показывает, что конструкция имеет лимитирующий элемент (место крепления грузозахватного органа) с характеристиками: l_max =4,85 м, стрела прогиба которого составляет 8,19 мм, что превышает допускаемое значение 5,8 мм, т.е рассматриваемая конструкция не соответствует требования жесткости, но соответствует требованиям прочности. Причиной послужил неправильный выбор материала, недостаточные размеры сечения выдвижной секции стрелы. Предлагается усилить конструкцию второй секции стрелы продольными и поперечными рёбрами жёсткости, изменить материал или форму сечения.