4.3. Схема 3. Стрела и рукоять рабочего оборудования экскаватора обратная лопата
Расчетная схема и необходимые сечения показаны на рис. 6 и рис. 7.
Рис. 6. Расчётная схема стрелы рабочего оборудования обратная лопата
На рис. 6: h1 = 200 мм; l1 = 300 мм; lЦС = 500 мм; lЦР = 1000 мм; lР = 1000 мм; LС1 = 2000 мм; LС2 = 3000 мм; LР1 = 1000 мм; LР2 = 5000 мм; GС = 19500 Н; GР = 15000 Н; RК = 1000 мм.
Рис 7. Сечения стрелы рабочего оборудования обратная лопата
Исходные данные для проектирования представлены в табл. 3.
Наибольшие усилия в сечениях стрелы и рукояти возникают при копании с максимально опущенной стрелой.
На
стрелу и рукоять действуют следующие
нагрузки:
–
сопротивление грунта копанию;
–
сила тяжести ковша с грунтом;
–
сила тяжести рукояти;
–
сила тяжести стрелы;
,
–
реакции в пяте стрелы;
,
–
реакции в пяте рукояти.
Неизвестными
являются:
,
,
,
,
,
,
.
Копание поворотом ковша не рассматриваем.
Определяем силу тяжести ковша с грунтом по формуле (8).
Рассмотрим процесс копания поворотом рукояти. Рассмотрим равновесие рукояти относительно точки С. Составляем уравнение моментов относительно точки С: ∑МС = 0 - и определяем неизвестную величину .
Таблица 3
Исходные данные для расчёта стрелы рабочего оборудования обратная лопата
Номер варианта |
Исходные данные |
||||||
α мм |
β мм |
GК кН |
qК м3 |
Р01 кН |
Р02 кН |
Материал |
|
1 |
-20 |
10 |
5 |
0,65 |
5 |
10 |
Сталь Ст 3 |
2 |
0 |
30 |
5 |
0,65 |
10 |
15 |
|
3 |
20 |
45 |
8 |
1,0 |
10 |
15 |
|
4 |
30 |
60 |
8 |
1,0 |
20 |
25 |
Сталь 09Г2С |
5 |
45 |
90 |
8 |
1,6 |
25 |
30 |
|
6 |
0 |
120 |
8 |
1,6 |
35 |
40 |
|
7 |
-20 |
120 |
12 |
0,65 |
5 |
10 |
Сталь 10ХСНД |
8 |
0 |
90 |
12 |
0,65 |
10 |
15 |
|
9 |
20 |
60 |
12 |
1,0 |
10 |
15 |
|
10 |
30 |
45 |
12 |
1,0 |
20 |
25 |
Сталь 15ХСНД |
11 |
45 |
30 |
12 |
1,6 |
25 |
30 |
|
12 |
0 |
10 |
12 |
1,6 |
35 |
40 |
|
4. Рассмотрим процесс копания поворотом стрелы при неподвижной рукояти. Рассмотрим равновесие стрелы относительно точки А. Составляем уравнение моментов относительно точки А: ∑ МА = 0 - и определяем неизвестную величину .
Рассматриваем равновесие рукояти и определяем реакции в шарнире С. Для этого составляем сумму проекций на вспомогательные оси
и
.
Составляют уравнение проекций на ось
Y1:
∑ Y1
= 0 - и
находят реакцию
.
Составляют уравнение проекций на ось
Х1:
∑ Х1
= 0 -
и определяют реакцию
.Рассматривают равновесие стрелы и рукояти. Определяем реакции в шарнире А. Составляют уравнение проекций на ось Y2: ∑ Y2 = 0 - и находят реакцию . Составляют уравнение на ось Х2: ∑ Х2 = 0 - и определяют реакцию .
Последовательно рассматривая равновесие участков стрелы и рукояти, находят изгибающие моменты в вертикальной плоскости, а также продольные и поперечные силы в сечениях I – I, II – II, III – III стрелы и рукояти (рис. 6).
Определяют суммарные нормальные напряжения от действия изгибающего момента и продольных сил, касательные напряжения от действия поперечных сил, а также приведенные в точках сечений I – I, II – II, III – III стрелы (рис. 7).