- РЦР2 · (rЦР2) + GК.ГР · (rК.ГР2) + GР · (rР2) + РСР · (ρ) = 0
РЦР2 = 1 / rЦР2 · (GК.ГР · (rК.ГР2) + GР · (rР2) + РСР · (ρ)) =
= 1/0.54 · (11 · 0.72 + 7.65 · 0.2 + 39.5 · 3.7) =324 кН
Определим реактивное усилие, которое возникает в цилиндре рукояти в положении 1р:
ΣМВ = 0
- РЦР1 · (rЦР1) - GК.ГР · (rК.ГР1) - GР · (rР1) + РСР · (ρ) = 0
РЦР1 = 1/ rЦР1 · (- GК.ГР · (rК.ГР1) - GР · (rР1) + РСР · (ρ)) =
= 1/0.36 · (-11 · 0.26 - 7.65 · 0.07 + 39.5 · 3.7) =396.5 кН
Мы определили, что наибольшее реактивное усилие в цилиндре рукояти будет возникать в положении 6р. Далее мы выбираем по стандартизированному ряду гидроцилиндр, определяя его диаметр и площадь поршневой полости. Из полученных расчетов выбираем гидроцилиндр с диаметром поршня d = 0.125 м. Максимальное давление в гидроцилиндре принимаем равным 32 МПа. Подробный расчет гидроцилиндра будет рассмотрен нами далее.
Определим максимальное реактивное усилие в цилиндре рукояти РЦР, кН:
РЦРмакс = pМАКС · FЦР = 320 · 153.9 =492.5 кН,
где рМАКС - максимальное давление в цилиндре рукояти, кН;
В этом случае при копании поворотом ковша на его режущей кромке развивается усилие (рис. 12, 13) в положении 6Р:
Р1-6 · (ρ) – РЦР · (rЦР6) + GК.ГР · (r К.ГР) + GР · (r Р6) = 0
Р1-6 = 1 / ρ · (РЦР · (rЦР6) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р6)) =
= 1/3.7 · (-11 ·2.97 - 7.65 · 0.83 + 492.5 · 0.39) =41.4 кН,
в положении 3Р:
Р1-3 · (ρ) - РЦР · (rЦР1) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р1) = 0
Р1-3 = =
= 1/3.7 · (-11 ·1.62 - 7.65 · 0.45 + 492.5 · 0.54) =66.1 кН,
в положении 1Р:
Р1-1 · (ρ) - РЦР · (rЦР1) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р1) = 0
Р1-1 = =
= 1/3.7 · (11 ·0.26 + 7.65 · 0.45 + 492.5 · 0.36) =48.8 кН,
где ρ - плечо силы Р1 действующей относительно точки В, м.
Определим нормальную составляющую для положений 6Р, 3Р и 1Р:
P2-6 ≈ 0,2P 1-6 = 0.2 · 41.4 = 8.28 кН
P2-3 ≈ 0,2P 1-3 = 0.2 · 66.1 = 13.22 кН
P2-1 ≈ 0,2P 1-1 = 0.2 · 48.8 = 9.76 кН
Усилие на режущей кромке ковша для положений 6Р, 3Р и 1Р:
РК6мах = = 42.22 кН
РК3мах = = 67.41 кН
РК1мах = = 49.76 кН
Из расчетов мы видим, что усилие на режущей кромке ковша для положения 3Р, равно РК1мах = 67.41 кН, это усилие на режущей кромке ковша будет являться максимальным, так как в этом положении будет максимальное плечо гидроцилиндра рукояти относительно шарнира В.
При копании без поворота ковша. Стрела максимально опущена вниз, копают без поворота ковша при движении рукояти снизу вверх, участок 1Р на траектории является наиболее нагруженным для гидроцилиндра стрелы, так как в этом положении плечо гидроцилиндра стрелы будем минимальным. Расчетные положения рабочего оборудования для этого случая показаны на рис. 13.
Из суммы моментов, действующих относительно точки В (шарнира рукоять—стрела), и по усилию в гидроцилиндре рукояти находят усилия на режущей кромке ковша. При этом считаем, что максимальный отпор грунта будет равен:
Р1-1 · (ρ) - РЦР · (rЦР1)+ GК.ГР · (r К.ГР) + GР · (r Р1) = 0
Р1-1 = 1/(3.7) · (492.5 · (0.36) - 11 · (0.26) - 7.65 · (0.07)) = 47 кН,
где P1-1 - касательное усилие, действующее на кромке ковша при копании рукоятью; р - радиус приложения усилия на кромке ковша при копании рукоятью, м; РЦР=492.5 кН - усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти; rЦР- плечо приложения усилия в гидроцилиндре рукояти, м; GР и GК.ГР - вес рукояти с гидроцилиндром ковша и ковша с грунтом; rР и rК.ГР - плечи сил тяжести рукояти и ковша с грунтом, м.
По найденному усилию P1-1, действующему на зубья ковша (режущую кромку ковша), и сумме моментов относительно точки А (пяты стрелы) определяют реактивное усилие в гидроцилиндрах стрелы по формуле:
РЦС =
Реактивное усилие в цилиндрах стрелы PЦС для положений 1Р определим по формуле:
PЦС1= (1 / 0.54) · (47 · 8.04 + 14.35 · ∙2.1 + 7.65 · 3.48 + 11 · 3.66 – -9.76· 3.03) = 824.6 кН,
По результатам расчета активных и реактивных усилий для рассматриваемых положений находим наиболее неблагоприятное расчетное положение. Этому положению соответствует крайнее нижнее положение стрелы 1Р. При копании поворотом ковша. Определим усилие для положений 6Р, 3Р и 1Р, действующее в тяге ковша (относительно шарнира крепления ковша и рукояти) Т, кН:
Т6 = = (1 / 0.234) · (49.76 · 1.2 + 11 · 0.049) =257.5 кН,
где r1 = 0.049 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1; rРк = 1.2 м – плечо силы РК.
Т3= = (1 / 0.34) · (49.76 · 1.2 - 11 · 0.565) =157.3 кН,
где r1 = 0.565 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1;
Т1 = = (1 / 0.268) · (49.76 · 1.2 - 11 · 0.24) =212.9 кН,
где r1 = 0.24 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1;
Определим усилие в цилиндре ковша для положений 6Р, 3Р и 1Р:
PЦК6 = TrТ2/r2 = 257.5 · 0.435 / 0.24 = 466.7 кН,
где r2 = 0.24 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.435 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.
PЦК3 = TrТ2/r2 = 157.3 · 0.43 / 0.38 = 177.9 кН,
где r2 = 0.38 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.43 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.
PЦК1 = TrТ2/r2 = 212.9 · 0.3 / 0.22 = 290.3 кН,
где r2 = 0.22 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.3 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.
2.6 Расчет на прочность гидроцилиндров
Расчет гильзы выполняется на три вида напряжений, возникающих от давления жидкости.
Определим касательное напряжение, действующее в окружном направлении, мПа:
Для гидроцилиндра стрелы:
σt = 1,1[p](D+δ)/2δ = 1.1 · 32 · (0.14 + 0.021) / 2· 0.021 = 134.93 мПа,
где 1,1[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 32 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.14 м – диаметр гидроцилиндра стрелы; δ = 0.015 м - толщина стенки, определяется по таб.5 .
Для гидроцилиндра рукояти:
где 1,1[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 32 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.14 м – диаметр гидроцилиндра рукояти;
δ = 0.021 м – толщина стенки, определяется по таб.5 .
Давление[p], МПа
10
16
25
32
Толщина δ, мм
0,07D
0,1D
0,12D
0,15D
Определим напряжение в осевом направлении, мПа:
σ0= 1,1[p]D2 / 4(D+δ)δ = 1.1 · 32 · 0.142 / 4 · (0.14 + 0.021) · 0.021 =51МПа
Для гидроцилиндра ковша:
Радиальными напряжениями ввиду их незначительности можно пренебречь.
Определим эквивалентные напряжения, МПа:
σэкв = (σt2 + σo2 - σtσo)1/2 ≤ [σ] = σT / n
σэкв = (σt2 + σo2 - σtσo)1/2 = (134.92 + 512 - 134.9 · 51)1/2 = 118 МПа 3.93
118 ≤ [σ]= 250 / 1.8 = 138.8 МПа
Расчет штока выполняется для худшего случая работы штока – сжатие при полном его выдвижении.
В этом случае напряжения сжатия равны, МПа:
Для штока стрелы:
σсж= РЦ / Sшφ ≤ [σсж] = РЦ / Sшφ = 0.412 / 0.0063 · 0.95 = 68.8 ≤ [σсж] =300 / 1.8 = 166.7 МПа
Для штока рукояти:
σсж= РЦ / Sшφ ≤ [σсж] = РЦ / Sшφ = 0.473 / 0.0063 · 0.89 = 84.3 ≤ [σсж] = 300 / 1.8 = 166.7 МПа
Для штока ковша:
σсж= РЦ / Sшφ ≤ [σсж] = РЦ / Sшφ = 0.466 / 0.0063 · 0.89 = 90.2 ≤ [σсж] = 300 / 1.8 = 166.7 МПа
где РЦ – усилие на штоке, Н; SШ – площадь штока, м2; φ – коэффициент, зависящий от гибкости штока λ и его свободной длины lш
Определим длину штока, м:
lш=L+(A-D),
lш=L+(A-D) = 1.12 + (0.58 – 0.14) = 1.56 м
lш=L+(A-D) = 0.9 + (0.58 – 0.14) = 1.34 м
lш=L+(A-D) = 0.63 + (0.58 – 0.14) = 1.07 м
где L – ход штока, м;
А – конструктивный параметр гидроцилиндра, м;
D – диаметр цилиндра, м.
2.7 Параметры насосно–силовой установки. Выбор типоразмеров насосов и первичного двигателя
Определим типоразмер насосов по наиболее энергоемкой операции копания, продолжительность которой определим приближенно, в соответствий с рекомендациями, по эмпирической зависимости:
где q = 0.4 м3, вместимость основного ковша.
Приведенная к насосу регуляторная мощность определится как:
где АΣ = 146 кДж, kИ = 0.85 – коэффициент использования мощности насосной установки; ηΣ = 0.54 … 0.66.
Определим номинальную подачу, при РН ном = 20 МПа:
По этой подаче выберем насос серии 223.5 (двухпоточный аксиально– поршневой насос).
Определим требуемую частоту вращения вала, об / мин:
η НОМ = η НОМ ТАБЛ · Q НОМ / Q НОМ табл = 1400 ·198 / 290.6 =
=953 об / мин
Типоразмер выполнен правильно, так как η НОМ < η НОМ , где η МАХ = 2700 об / мин
Определим требуемую мощность двигателя внутреннего сгорания:
NE = NРЕГ · kСН / η РЕД · kВЫХ = 66 ·1.1 / (0.97·0.9) =83 кВт,
где kСН = 1.1 …1.15 - коэффициент учитывающий потребление мощности на собственные нужды (обогрев кабины, кондиционирование воздуха, электроосвещение); η РЕД = 0.97 – КПД редуктора; k ВЫХ = 0.9 – коэффициент снижения выходной мощности двигателя вследствие колебания нагрузки.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
