Проектирование рабочего оборудования одноковшового экскаватора

Р3Y = 555.1 ∙ cos 29.5º = 483.3 кН;

Р4X = 492.5 ∙ cos 82.5 = 64.2 кН;

Р4Y = 492.5 ∙ cos 7.5º = 488.2 кН;

М1 = 77.18 ∙ 0.031 = 2.39 кНм;

М2 = 248.6 ∙ 0.319 = 79.3 кНм;

М3 = 555.1 ∙ 0.240 = 133.2 кНм;

М4 = 492.5 ∙ 0.15 = 73.8 кНм;

q1 = 6.75 кНм – распределенная нагрузка от веса рукояти;

q2 = 0.9 кНм – распределенн

ая нагрузка от веса рукояти.

Рис. 19. Схема распределений усилий в рукояти.

Рассмотрим первый участок 0 ≤ Х1 ≤ 0.231 м:

а). -Q1∙(Х1) + РОY - q∙X1 = 0

Q1∙(Х1) = РОY - q∙X1

Q1∙(0) = РОY - q∙X1 = 14.1 – 0 = -14.1 кН

Q1∙(0.354) = РОY - q∙X1 = 14.1 – 6.75 ∙ 0.231 = 12.54 кН

б). М1∙(Х1) - РОY ∙(Х1)+ q∙X1 ∙( X1/2) = 0

М1∙(Х1) = РОY ∙(Х1) - q∙X1 ∙( X1/2)

М1∙(0) =- РОY ∙(Х1) - q∙X1 ∙( X1/2)= 0

М1∙(0.231) = РОY ∙(Х1) - q∙X1 ∙( X1/2)= 14.1 ∙(0.231) – 6.75∙0.231 ∙( 0.0.231/2)= 3.07 кНм

в). N1∙(Х1) - РОХ = 0

N1∙(Х1) = РОХ = 230 кН

Рассмотрим второй участок 0.231 м ≤ Х2 ≤ 1.74 м:

а). -Q2∙(Х2) + РОY -Р1Y - q∙X2 = 0

Q2∙(Х2) =- РОY - Р1Y - q∙X2

Q2∙(0.231) = РОY - Р1Y - q∙X2 = 14.1 – 66.5 – 6.75 ∙ 0.231 = -53.95 кН

Q2∙(1.74) = РОY - Р1Y - q∙X2 = -14.1 – 66.5 – 6.75 ∙ 1.74 = -64.145 кН

б). М2∙(Х2) - РОY ∙(Х2)+ Р1Y ∙(Х2 – l1)+ М1 + q∙X2∙( X2/2) = 0

М2∙(Х2) = РОY ∙(Х2) - Р1Y ∙(Х2 – l1) - М1 - q∙X2∙( X2/2)

М2∙(0.231) = РОY ∙(Х2) - Р1Y ∙(Х2 – l1) - М1 - q∙X2∙( X2/2) = 14.1 ∙(0.231) -

- 68.5∙(0) -2.39 – 6.75∙0.231 ∙( 0.231/2) = -0.68 кНм

М2∙(1.74) = - РОY ∙(Х2)- Р1Y ∙(Х2 – l1)- М1 - q∙X2∙( X2/2) = 14.1 ∙(1.74) -

- 68.5∙(1.74) -2.39 – 6.75∙1.74∙( 1.74/2) = -88.4 кНм

в). N1∙(Х2) - РОХ - Р1Х = 0

N1∙(Х2) = РОХ + Р1Х = 234.1 кН

Рассмотрим третий участок 1.74 м ≤ Х3 ≤ 2.52 м:

а). -Q3∙(Х3) + РОY - Р1Y - q∙X3 = 0

Q3∙(Х3) = РОY - Р1Y - q∙X3

Q3∙(1.75) = РОY - Р1Y - q∙X3= 14.1 – 66.5 -6.75∙1.74 = -64.14 кН

Q3∙(2.52) = = РОY - Р1Y - q∙X3= 14.1 – 66.5 -6.75∙2.52 = -69.41 кН

б). М3∙(Х3) - РОY ∙(Х3)+ Р1Y ∙(Х3 – l1)+ М1 + М2 + q∙X3∙( X3/2) = 0

М3∙(Х3) = РОY ∙(Х3) - Р1Y ∙(Х3 – l1) - М1 - М2 - q∙X3∙( X3/2)

М3∙(1.74) = 14.1 ∙(1.74) – 66.5∙(1.74 – 0.231) – 2.39 - 79.3-6.75∙2.52(1.74/2) = -167.37 кНм

М3∙(2.52) = 14.1 ∙(2.52) – 66.5∙(2.52– 0.231) – 2.39 - 79.3-6.75∙2.52 (2.52/2) = -219.8 кНм

в). N3∙(Х3) - РОХ - Р1Х +Р2Y = 0

N3∙(Х3) = РОХ +Р1Х -Р2Y = -4.5 кН

Рассмотрим четвертый участок 2.52 ≤ Х4 ≤ 2.7 м:

а). -Q4∙(Х4) + РОY - Р1Y +Р3Y - q∙X4 = 0

Q4∙(Х4) = РОY - Р1Y +Р3Y - q∙X4

Q4∙(2.52) = 14.1 -66.5+483.3-6.75∙2.52 = 413.89 кН

Q4∙(2.7) = 14.1 -66.5+483.3-6.75∙2.7 = 412.89 кН

б). М4∙(Х4) - М3 + М1+М2 – РОY ∙(Х4) + Р3Y ∙(Х-l1-l2) + q∙X4 ∙( X4/2) +

+ Р1Y ∙(Х-l1) = 0

М4∙(Х4) = М3 - М1-М2 + РОY ∙(Х4) - Р3Y ∙(Х-l1-l2) - q∙X4 ∙( X4/2) - Р1Y ∙(Х-l1)

М4∙(2.52) =133.2 – 2.39 – 79.3 -6.75∙2.52 (2.52/2)+ 14.1 ∙2.52 – 66.5∙(2.52– 0.231) +0 = -86.61 кНм

М4∙(2.7) = 133.2 – 2.39 – 79.3 -6.75∙2.7 (2.7/2)+ 14.1 ∙2.7 – 66.5∙(2.7 –0.231) + 483.3∙(2.7 –0.231) = - 12.2 кНм

в). N4∙(Х4) - РОХ - Р1Х +Р2Y + Р3Y = 0 N4∙(Х4) = РОХ +Р1Х -Р2Y - Р3Y = -252.73 кН

Рассмотрим пятый участок

0 ≤ Х5 ≤ 0.3 м:

а). –Q5∙(Х5) +Р4Y – q2∙X4 = 0

Q5∙(Х5) = -Р4Y + q2∙X4

Q4∙(0) = -Р4Y = -488.2 кН

Q4∙(0.3) = -488.2 -0.9∙0.3 = -487.93 кН

б). М4 + М5 – Р4 ∙(Х4) + q∙X5 ∙( X5/2) = 0

М5∙(0) = -73.8 кНм

М5∙(0.3) = – 73.8 -0.9∙0.3 (0.3/2)+ 488.3∙0.3 = - 72.6 кНм

в). N4∙(Х4) = -Р4Х = -64.2 кН

Произведем расчет пальцев проушин рукояти.

1. Расчет пальца проушины рукояти для крепления ковша:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм – диаметр пальца;

LПАЛ = 250 мм – длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 ∙ d2 = 0.785 ∙ 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 ∙ r3 = 0.785 ∙ 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия ковша РКОВ = 230.73 кН, определим τПАЛ, МПа:

τПАЛ = Рков / 2∙ А ПАЛ = 230730 / 2∙ 4415.625 = 26.1 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

σПАЛ = Рков ∙ L ПАЛ /2 ∙ 2 ∙ W ПАЛ = 348.3 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х (термообработка – закалка и средний отпуск с пределом текучести 480 МПа). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб – по середине пальца, срез – сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

2. Расчет пальца проушины рукояти для крепления коромысла:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм – диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм – длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 ∙ d2 = 0.785 ∙ 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 ∙ r3 = 0.785 ∙ 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия от коромысла Ркор = 77.18 кН, определим τПАЛ, МПа:

τПАЛ = Ркор / 2∙ А ПАЛ = 77180 / 2∙ 4415.625 = 8.73 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

σПАЛ = Ркор ∙ L ПАЛ /2 ∙ 2 ∙ W ПАЛ = 175.25 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х (термообработка – закалка и средний отпуск с пределом текучести 480 МПа). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб – по середине пальца, срез – сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

3. Расчет пальца проушины рукояти для крепления стрелы:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм – диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм – длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 ∙ d2 = 0.785 ∙ 752 = 4415.625 мм2

 Скачать реферат