Проект стрелы экскаватора. Составление конструктивной схемы стрелы. Выбор материала и определение допускаемых напряжений, страница 3

y – расстояние по вертикали от горизонтальной оси инерции сечения до рассматриваемого волокна.

τ_Мкр – касательное напряжение от крутящего момента.

,                                       (25)

где А_вн – площадь, охватываемая средней линией замкнутого профиля, м²;

,                                                 (26) 

t_min – минимальная толщина элемента, м.

Сечение А – А.

Нагрузки в сечении:

М_y = 0,

М_x = 55,868 кН·м,

Q_x = 25,0 кН,

Q_y = 1390,615 кН,

N = 4323,996 кН,

М_кр = 113,125 кН.

Рисунок 6 – Размеры сечения А – А.

,

,

.

т.1:  

,

,

.

т.2:  ,

,

,

,

,

.

т.3:  , ,

,

,

,

.

Недогрузка: .

Сечение Б – Б.

Нагрузки в сечении:

М_y = 30,746 кН·м,

М_x = 2921,603 кН·м,

Q_x = 25,0 кН,

Q_y = 1388,715 кН,

N = 4323,996 кН,

М_кр = 135,775 кН.

Рисунок 7 – Размеры сечения Б – Б.

,

.

т.1:  ,

,

,

,

.

т.2:  ,

,

,

,

,

,

.

 

т.3:  , , ,

,

,

,

.

Недогрузка: .

Сечение Д – Д.

Нагрузки в сечении:

М_y = 0,

М_x = 33,11 кН·м,

Q_x = 51,645 кН,

Q_y = 635,47 кН,

N = 150,47 кН,

М_кр = 97,5 кН.

Рисунок 8 – Размеры сечения Д – Д.

, ,

.

т.1:  ,

,

,

.

т.2:  ,

,

,

,

,

.

т.3:  ,

,

,

,

.

Недогрузка: .

Проверка сечений В – В и Г – Г на прочность не требуется, так как размеры те же, что и в сечении Б – Б, а нагрузки значительно меньше.

6. Проверка местной устойчивости стенки

Проверка местной устойчивости элементов балок производится для вертикальных стенок и смятых поясов.

При проверке на местную устойчивость стенки или пояса условно разбивают на отдельные отсеки, ограниченные имеющимися ребрами жесткости. Потеря устойчивости такими отсеками (выпучивание) под действием силовых факторов и является потерей местной устойчивости элементов балки.

Чтобы проверить местную устойчивость смятие стенки или пояса, нужно сначала расставить ребра жесткости, затем для расчетных отсеков вычислить действующее и критические напряжения и проверить запас устойчивости.

Рисунок 9 – Схема расстановки ребер жесткости (диафрагм).

Условие размещения ребер жесткости:

,                                                     (27)

где d – предельное расстояние между ребрами жесткости.

Устойчивость стенок (при отсутствии местного напряжения в балках с двухсторонними поясными швами) можно не проверять, если выполняется условие:

,                                                         (28)

где  – условная гибкость стенки,

,                                                   (29)

где  h_ef  – расчетная высота отсека, м (h_ef = 1,0 м);

t_с  – толщина стенки, м (t_с = 0,014 м).

Необходима проверка стенок на устойчивость по методу предельных состояний:

,                               (30)

где σ, σ_М, τ – текущее значение напряжения от соответствующей нагрузки:

                                        (31)

                              (32)

где  t_с – толщина стенки (t_с = 10 мм),

h_с – расчетная высота отсека,

b – ширина отсека,

d – длина отсека,

σ_кр, σ_Мкр, τ_кр – значение критического напряжения от соответствующей нагрузки,

σ_М = 0 (местная нагрузка отсутствует).

,

,

,

Устойчивость стенок достаточна.

7. Расчет шарнирных соединений

Расчетные сопротивления материала оси и проушины.

Принят материал оси – Сталь 45 (σ_Т = 375 МПа).

Материал проушины – Сталь 10ХСНД (σ_Т = 390 МПа)

7.1. Расчет шарнирного соединения гидроцилиндра рукояти со стрелой.

Определение диаметра оси шарнира из условия работы пальца на срез:

                                       (33)

где N – усилие, действующее на шарнир, Н, (N= 293116 кН);

d – диаметр шарнира, м.

                                                 (34)

Принято d = 35 мм.

Определение ширины проушины из условия работы на смятие:

                                            (35)

                                                (36)

Принято b = 40 мм.

Определение диаметра ввариваемого кольца D, мм:

                                               (37)

Определение радиуса головки проушины R, мм:

                                               (38)

Принята толщина листа проушины t_л = 10 мм.

 

Определение высоты проушины h, мм:

                                                   (39)

Определение длины проушины B, мм:

                                                    (40)

Определение длины накладки проушины l_н, мм:

                                               (41)

Рисунок  10 – Конструкция проушины гидроцилиндра рукояти.

Назначены толщины:  листов проушины        t_л = 10 мм, фасонной подкладки    t_ф = 10 мм.

7.2. Расчет шарнирного соединения стрела – рукоять.

Усилия в шарнире:

,

Определение диаметра оси шарнира из условия (33) по формуле (34):

Принято d = 55 мм.

Определение ширины проушины из условия(35) по формуле (36):

Принято b = 60 мм.

Определение диаметра ввариваемого кольца по формуле (37):