Составление конструктивной схемы металлоконструкции. Выбор стали и определение расчетных характеристик. Определение действующих нагрузок. Составление расчетных схем металлоконструкции и определение усилий в ее элементах, страница 2

Условия равновесия скрепера:

	(3.2)
	(3.3)
	(3.4)
	(3.5)
	(3.6)
	(3.7)

Силы, действующие непосредственно на раму в седельном устройстве R_E, R_K, F_K, определяют из условия равновесия тягача (рис. 3б).

Условия равновесия тягача:

	(3.8)
	(3.9)
	(3.10)
	(3.11)
	(3.12)
	(3.13)

4 СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЕЕ ЭЛЕМЕНТАХ

Основные размеры рамы скрепера представлены на рисунке 1.

Расчет произведен в программе АРМ Structure 3D. Результаты расчетов приведены на рисунках 4-9.

Нумерация узлов стержней рамы скрепера приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Расчетная схема тяговой рамы скрепера

Рисунок 4 – Эпюра осевых сил N, кН

Рисунок 5 – Эпюра поперечных сил вдоль оси Z, кН

Рисунок 6 – Эпюра поперечных сил вдоль оси Y, кН

Рисунок 7 – Эпюра момента изгиба в горизонтальной плоскости, кН∙м

Рисунок 8 – Эпюра момента изгиба в вертикальной плоскости, кН∙м

Рисунок 9 – Эпюра момента кручения, кН∙м

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

При построении расчетной схемы и расчете нагрузок, действующих на элементы рамы скрепера, были подобраны сечения рамы.

Сечение поперечной балки (стержни 16 и 21):

Рисунок 10 – Сечение поперечной балки

Параметры сечения:

D = 152 мм;

d = 140 мм;

t = 8,5 мм

A = 0,0038 м²;

I_y = I_z = 0,0000989 м⁴;

I_р = 0,00019 м⁴

Сечения тяги у упряжных шарниров (стержни 7 и 8):

Рисунок 11 - Сечение тяги у упряжных шарниров

Параметры сечения:

B = 60 мм;

H = 80 мм;

t = 10 мм;

A = 0,0013 м²;

I_y = 0,0000011 м⁴;

I_z = 0,00000071 м⁴.

Сечение упряжной тяги в месте соединения с поперечной балкой (стержни 5 и 10):

Рисунок 12 - Сечение упряжной тяги в месте соединения с поперечной балкой

Параметры сечения:

B = 100 мм;

H = 120 мм;

t = 10 мм;

A = 0,004006 м²;

I_y= 0,00000775 м⁴;

I_z = 0,0000057 м⁴.

Сечение хобота в месте соединения с поперечной балкой (стержень 2):

Рисунок 13 - Сечение хобота в месте соединения с поперечной балкой

Параметры сечения:

B = 80 мм;

H = 18 мм;

t = 10 мм;

A = 0,0048 м²;

I_y = 0,0000048 м⁴;

I_z = 0,0000184 м⁴.

6 ПРОВЕРКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

В общем случае напряженное состояние в точках опасного сечения оценивается по эквивалентным напряжениям σ_экв, определяемым по четвертой (энергетической) теории прочности по формуле:

(6.1)

где σ_Σ – суммарные нормальные напряжения; τ_Σ – суммарные касательные напряжения.

Суммарные нормальные напряжения могут быть найдены арифметическим суммированием напряжений от действующих в поперечном сечении усилий:

(6.3)

где σ_Mxи τ_My – нормальные напряжения от соответствующего изгибающего момента, МПа; σ_N – нормальное напряжение от осевой силы, МПа.

(6.4)

где M – изгибающий момент, Н∙м; I – момент инерции сечения, м⁴.

(6.5)

где N – осевая сила, Н; А – площадь поперечного сечения, м².

Суммарные касательные напряжения:

(6.6)

где τ_Qy иτ_Qz – касательные напряжения от соответствующего поперечного усилия, МПа;τ_Мкр– касательное напряжение от крутящего момента, МПа.

(6.7)

где Q_y – горизонтальное усилие в поперечном сечении рамы, Н; – статический момент отсеченной части, м³; t – толщина стенки, м.

(6.8)

где Q_z – вертикальное усилие в поперечном сечении рамы, Н.

(6.9)

где A_отс площадь отсеченной части сечения, м²; y_c – расстояние от главной оси сечения до центра тяжести отсеченной части фигуры, м.

	(6.10)
	(6.11)

где I_p – полярный момент инерции, м; М_кр – крутящий момент, Н.

6.1 Проверка несущей способности хобота тяговой рамы скрепера