Проект стрелы экскаватора. Составление конструктивной схемы стрелы. Выбор материала и определение допускаемых напряжений, страница 4

.

Рисунок 11 – Конструкция проушины крепления рукояти к стреле.

Приняты толщины:   листа проушины            t_л = 12 мм, фасонной подкладки      t_ф = 12 мм.

7.3. Расчет шарнирного соединения стрелы с поворотной платформой.

Усилия в шарнире:

,

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

Принято d = 140 мм.

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

Принято b = 160 мм.

Определение диаметра ввариваемого кольца по формуле (37):

Рисунок 12 – Конструкция проушины крепления стрелы к поворотной платформе.

7.3. Расчет шарнирного соединения стрелы и гидроцилиндра подъема.

Усилия в шарнире:

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

Принято d = 140 мм.

Определение длины опорного шипа из условия (35) по формуле (36):

Принято b = 170 мм.

Определение диаметра привариваемой пластины по формуле (37):

8. Расчет сварных соединений

 

Выбран электрод Э50А (R_wun = 490 МПа).

Расчетные сопротивления угловых швов:

1) по материалу шва R_wf:

,                                            (42)

где γ_wm – коэффициент надежности по материалу шва (γ_wm = 1,25),

.

2) по материалу границы оплавления R_wz:

,                                             (42)

8.1. Расчет соединения стенки и полки.

Нагрузки в сечении:

Q_x = 51,645 кН,

N = 150,47 кН,

Рисунок 13 – Конструкция крепления стенки и полки.

Условия несущей способности по методу предельных состояний имеют вид:

,                                 (42)

где γ_wf  – коэффициент (γ_wf = 0,65),

.

,                                        (43)

где  Q_x – поперечная нагрузка, действующая в сечении, Па;

 – статический момент полки, м³ ;

I_x – момент инерции сечения относительно оси x-x, м⁴ (I_x = 551,367·10^-6 м⁴);

k_ш – катет шва , м (k_ш = 0,009 м);

n_ш – количество швов;

,                                         (44)

где  P – усилие, действующая в гидроцилиндре, Па (P = N);

z – коэффициент:

,                                         (45)

где  с – коэффициент (с = 3,25);

I_п – момент инерции пояса, м⁴ (I_п = 1,35·10^-6 м⁴).

,

,

.

8.2. Расчет соединения проушины гидроцилиндра рукояти со стрелой.

Нагрузки в сечении:

N = 293,116 кН,

Q_x = 25,0 кН,

Q_y = 283,616 кН.

Приняты толщины:   листа проушины            t_л = 12 мм, фасонной подкладки      t_ф = 12 мм.

Назначены: катет шва     k = 6 мм.

длина шва    l = 450 мм.

Условие несущей способности:

,                      (44)

где  τ_N – касательное напряжение от усилия в гидроцилиндре,

τ_Qx , τ_Qy – касательные напряжения от сдвигаюших сил Q_x , Q_y соответственно.

Из условия неразрывности сварного шва:

,                            (45)

,                                           (46)

,

,

Рисунок 14 – Схема нагружения проушины.

9. Проверка жесткости стрелы

Смысл проверки заключается в определении прогиба (угла закручивания) стрелы и сравнении его с допустимым.

В общем случае для определения прогиба используется формула:

, где  М_р , Т_р , N_р , Q_р – внутренние усилия от заданных сил,

М_i , Т_i , N_i , Q_i – внутренние усилия от единичной силы i = 1,

EJ, GJ_k , EA, GA – жесткость при изгибе, кручении, растяжении (сжатии), сдвиге,

s – координата, отсчитываемая вдоль оси стержня,

l – длина участка,

m – число участков,

α – коэффициент формы сечения.

Условие жесткости:

1) относительный прогиб на перегибе:

, где    f – значение прогиба, мм;

L – длина ролета балки, мм;

 – допустимое значение относительного прогиба.

,

2) относительный угол закручивания в месте соединения стреля с рукоятью:

, где   Θ – значение угла закручивания, мм;

L – длина ролета балки, мм;

 – допустимое значение относительного прогиба,

.

Общая формула используется при загружении балок нагрузками распределенными по сложному закону и в других случаях. В данном случае можно избежать ручного расчета, воспользовавшись ЭВМ. Прогиб и угол поворота рассчитаны в программе «RADUGA». Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2 – Значения деформации и относительной деформации.

№ узла	Сечение	Значение деформации		Значение деформации
3	Перегиб	f, мм	6,5		0,0011
5	Соединение с рукоятью	φ, град	0,32		0,000053

Список литературы

1. Глотов В.А., Смоляницкий Б.Н. Конструктивные схемы метало-конструкций машин. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Строительная механика и металлические конструкции машин». Новосибирск, 2004. 16 с.

2. Выбор сталей для металлоконструкций машин / В.В. Картышкин,       В.А. Глотов, Г.Ф. Тимофеев. Новосибирск, 1997. 20 с.

3. СТП СГУПС 01.01 – 2000. Курсовой и дипломный проект. Требования к выполнению. Новосибирск, 2000. 44 с.