Курсовая работа (т): Экскаватор траншейный роторный

Рисунок 6 - Схема действия сил при подъёме ротора.

Сила на штоке будет складываться из действующих сил: веса рабочего оборудования  и силы трения :

               (36)

Вес рабочего оборудования  кН (из прототипа), а силу трения определим по формуле:

                  (37)

где  - коэффициент трения скольжения ползуна по направляющей (=0,3).

Реакцию  определяем из уравнения суммы моментов относительно точки А:

Следовательно:

,

Н.

 Н.

 Н.

Выбран гидроцилиндр ГЦО 4 - 220 x 110 x 1600 [5].

Так как цепная передача была заменена на канатно-блочную, необходимо выбрать канат.

Основным параметром стальных канатов является диаметр, который выбирается в соответствии со стандартом в зависимости от разрывного усилия F, кН [2]:

            (38)

где  - минимальный коэффициент использования каната ( - для режима работы 4М [2, таблица 2.3]);

 - максимальное натяжение каната, Н.

                (39)

где  - кратность полиспаста ();

 - к.п.д. полиспаста.

              (40)

где  - к.п.д. блока ( [2]).

;

Н.

Следовательно,

 Н.

По ГОСТ 2688 принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6+6/6) + 1о.с. диаметром d = 42 мм, имеющий при маркировочной группе проволок 1960 МПа разрывное усилие кН.

Условное обозначение принятого каната: канат-42-Г-I-Н-1960-ГОСТ 2688.

6. Расчёт рамы рабочего оборудования

За расчётное положение принимается такое сочетание условий и нагрузок, при которых ротор, встретившись в забое одним ковшом с непреодолимым препятствием, вывешивается вместе с рамой, конвейером и задней опорой на зубьях этого ковша; при этом от трансмиссии при срабатывании муфты предельного момента на ротор передаётся максимальный вращающий момент.

На рисунке 8 представлена расчётная схема рамы рабочего оборудования.

Рисунок 7 - Схема нагружения рамы рабочего оборудования

В этом случае на ротор действуют следующие силы:

 - касательная сила в зацеплении шестерён с зубчатыми венцами колёс, Н;

- вес рабочего оборудования, Н ( G = 86200 Н);

 - опорные (нормальные) реакции опорных роликов 1 и 2, Н;

 - касательная сила на режущей кромке ковша, Н;

 - нормальная сила на режущей кромке ковша, Н.

           (43)

где  - максимальный вращающий момент на роторе, Н×м;

 - радиус основной окружности зубчатого венца, м (м);

 - мощность на привод ротора, Вт (Вт);

 - коэффициент запаса по крутящему моменту муфты предельного момента, ();

 - угловая скорость вращения ротора, с -1(=1,5 с-1);

 - коэффициент точности срабатывания муфты ().

Н

Сила  определяется из условия равенства моментов от сил  и  относительно оси вращения ротора:

Н

Силу  определяем по формуле из силового прямоугольного треугольника, составленного силами ,  и . Угол между силами  и  составляет , тогда:

           (44)

Н.

Тогда :

                 (45)

Н.

Далее необходимо определить неизвестные реакции опорных роликов.

Определять реакции будем методом плана сил (рисунок 9).

Изначально составляем векторное уравнение:

             (46)

Определяем масштаб плана сил:

                (47)

мм/кН.

Далее определяем величины векторов всех сил, строим векторный многоугольник и определяем значения неизвестных сил  и (рисунок 9).

Рисунок 8 - План сил.

После проведения всех операций получили: кН, кН.

После определения всех действующих нагрузок на раму рабочего оборудования, мы можем определить сечение балки.

Сначала необходимо определить реакции в опорах. Для этого необходимо составить сумму вех сил относительно осей Х и У, и составить сумму моментов всех сил относительно правой опоры.

           (48)

                (49)

            (50)

Из уравнений (50) определяем реакцию R1:

Далее из уравнения (48) определяем реакцию R2

Из формулы (49) определяем реакцию R3:

.

Рисунок 9 - Рама рабочего оборудования.

Далее необходимо определить наиболее опасное сечение. Для этого нужно построить эпюры поперечных усилий Q, продольных усилий N и моментов М (см. приложение).

По наиболее нагруженному сечению ведём подбор поперечного сечения балки.

Подбор сечения ведём по допустимому напряжению:

           (51)

где  - момент сопротивления принятого сечения, см3;

 - площадь поперечного сечения принятого сечения, см2.

Материал рамы принимаем сталь 09Г2С [4]. Тогда:

.

Сечением рамы рабочего оборудования принята балка двутавровая № 16 [3], тогда:

Па

Далее выбранную балку необходимо проверить на прочность по третьей теории прочности - теория наибольших касательных напряжений.

Проверка поперечного сечения балки на прочность ведётся по формуле:

           (52)

где  - нормальные напряжения в сечении на расстоянии у от оси х-х, Па:

                 (53)

где  - момент инерции, , ().

Момент инерции стенки балки:

           (54)

Момент инерции полки балки:

              (55)

 - касательное напряжение в сечении на расстояние у от оси х-х:

          (56)

где  - статический момент инерции отсечённой части сечения, м3;

 - ширина сечения на расстоянии у от оси х-х, м.

Проверка прочности в точке 1:

Па.

Тогда по формуле (52):

МПа

Перегрузка составляет 2,8 %, что допустимо.

Рисунок 9 - Схема к расчету балки на прочность.

Проверка прочности в точке 2:

Па

Па

По формуле (52):

 МПа МПа

Перегрузка составляет 4,6 %, что допустимо.

Проверка прочности в точке 3:

(т.к. у = 0)

Па

Тогда по формуле (52):

МПа

МПа МПа

Условие соблюдается.

Теперь поперечное сечение балки необходимо проверить на общую устойчивость. На общую устойчивость сечение будем проверять в точке 2.

Общая устойчивость проверяется по формуле:

              (57)

где  - соответственно нормальные и касательные напряжения в точке 2, Па (МПа, МПа);

 - соответственно нормальные критические и касательные критические напряжения в точке 2, Па:

          (58)

           (59)

                  (60)

.

Тогда по формулам (58) и (59):

Теперь по формуле (57):

,7  0,9.

Условие (57) соблюдается.

Проверка поперечного сечения балки на жесткость:

                 (61)

где  - длина балки, м ( м);

 - высота балки, м ( м);

 - расчетное сопротивление балки по пределу текучести, Па (Па).

.

Условие (61) соблюдается.