Бульдозер на базе трактора Т-500

Спецификация (лист 1).dwg

0713.МЗР.КП.06.00.00.000
0713.МЗР.КП.06.00.00.000 ПЗ
Пояснительная записка
0713.МЗР.КП.06.00.00.000 СБ
0713.МЗР.КП.06.01.00.000 СБ
Оборудование рабочее
0713.МЗР.КП.06.00.00.001
0713.МЗР.КП.06.00.00.002
0713.МЗР.КП.06.00.00.003
0713.МЗР.КП.06.00.00.004
0713.МЗР.КП.06.00.00.005
0713.МЗР.КП.06.00.00.006
0713.МЗР.КП.06.00.00.007
-6g х 25 ГОСТ 7798-70
-6g х 170 ГОСТ 7798-70
-6g х 80 ГОСТ 7798-70
Гайка М20 ГОСТ 5927-70
Ось 7-70 х 160 ГОСТ 9650-80
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 20 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 24 Н ГОСТ 6402-70

Курсовой (лист 1).dwg

0713.МЗР.КП.06.00.00.000 СБ
Неуказанные предельные отклонения H14
Эксплуатационная мощность
Техническая характеристика
Технические требования

Втулка шаровая.dwg

Сталь 40ХЛ ГОСТ 977-88
0713.МЗР.КП.06.00.00.003
Термообработка: закалка 850 - 860
С и отпуск 600 - 650
Неуказанные предельные отклонения H14

Спецификация (лист 2).dwg

0713.МЗР.КП.06.01.00.000
0713.МЗР.КП.06.01.00.000 СБ
0713.МЗР.КП.06.01.01.000
0713.МЗР.КП.06.01.02.000
0713.МЗР.КП.06.01.03.000
0713.МЗР.КП.06.01.04.000
Раскос горизонтальный
0713.МЗР.КП.06.01.00.001
0713.МЗР.КП.06.01.00.002
0713.МЗР.КП.06.01.00.003
0713.МЗР.КП.06.01.00.004
0713.МЗР.КП.06.01.00.005
0713.МЗР.КП.06.01.00.006
0713.МЗР.КП.06.01.00.007
0713.МЗР.КП.06.01.00.008
-6g х 20 ГОСТ 7798-70
-6g х 60 ГОСТ 7798-70
Масленка 1.2.Ц6 ГОСТ 19853-74
Ось 7-70 х 160 ГОСТ 9650-80
Ось 7-70 х 200 ГОСТ 9650-80
Ось 7-100 х 250 ГОСТ 9650-80
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 24 Н ГОСТ 6402-70

Крышка 01.00.003.dwg

Сталь 20Л ГОСТ 977-88
0713.МЗР.КП.06.01.00.003
Неуказанные предельные отклонения H14

Крышка 00.00.002.dwg

Сталь 20Л ГОСТ 977-88
0713.МЗР.КП.06.00.00.002
Неуказанные предельные отклонения H14

Кронштей.dwg

0713.МЗР.КП.06.000001
Сталь 45ФЛ ГОСТ 977-88
Неуказанные размеры радиусов: наружных не болee 6 мм
внутренних не более 8 мм.
Неуказанные предельные отклонения H14

Курсовой (лист 2).dwg

0713.МЗР.КП.06.01.00.000 СБ
Неуказанные предельные отклонения H14
Шарнир рамы заполнить смазкой: солидол синтетический ГОСТ

Проушина поворотная.dwg

Сталь 25Л ГОСТ 977-88
0713.МЗР.КП.06.01.00.001
Неуказанные предельные отклонения H14

Крышка 01.00.002.dwg

Сталь 20Л ГОСТ 977-88
0713.МЗР.КП.06.01.00.002
Неуказанные предельные отклонения H14

Пояснительная записка.doc

Гусеничный бульдозер с поворотным отвалом
Базовый трактор – Т-500
Глубина резания мм – 650
Система управления – гидравлическая
2 Производительность бульдозера9
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ13
1 Выбор расчетных положений13
2 Расчет усилий действующих в шарнирах крепления17
универсальной рамы17
3 Расчет сил действующих на раму19
4 Расчет рамы на прочность27
5 Расчет на прочность деталей бульдозерного оборудования32
5.1 Расчет кронштейна крепления универсальной рамы к базовой машине32
5.2 Расчет шарнира универсальной рамы33
5.3 Расчет оси крепления гидроцилиндра подъема и опускания рамы34
Выполнение возросших масштабов строительства в нашей стране можно обеспечить путем применения высокопроизводительных строительных и дорожных машин а также за счет комплексной механизации и автоматизации строительного производства. В настоящее время существует достаточно большой парк техники который систематически пополняется более совершенными машинами. Для выполнения наиболее трудоемких работ в строительстве широко применяются бульдозеры – это машины производство которых должно развиваться наиболее быстрыми темпами.
Бульдозеры предназначены для копания грунта и перемещения его на сравнительно небольшие расстояния - до 50-100 метров. Они применяются для возведения невысоких насыпей разработки выемок выравнивания рельефа местности разравнивания грунта и всевозможных сыпучих материалов засыпки рвов и траншей планировочных работ и т.п.
Возможность применения бульдозеров на разнообразных работах служит причиной весьма широкого их распространения. Они относятся к наиболее часто встречающимся землеройно-транспортным машинам.
Рабочий процесс бульдозера состоит из операций копания перемещения разравнивания грунта. При копании режущая часть отвала заглубляется в грунт с одновременным перемещением бульдозера вперед. Вырезаемый грунт перемещается перед отвалом машины образуя призму волочения. По достижении призмой грунта высоты отвала последний выглубляется и бульдозер перемещает массу грунта к месту разгрузки. Затем производится разравнивание призмы волочения. Для этого не прекращая движения отвал приподнимается. Операция разравнивания может производиться и при движении бульдозера в обратном направлении. В этом случае на месте разгрузки машину подают немного назад приподнимают отвал и затем движением вперед заводят его за призму волочения. После опустив до нужного уровня и включив задний ход производят разравнивание грунта.
В данном курсовом проекте представлен бульдозер с поворотным отвалом который служит для послойного срезания грунта его перемещения на небольшие расстояния и разравнивания. Состоит бульдозер из базовой машины (гусеничного трактора Т-500) и навесного бульдозерного оборудования расположенного спереди. Бульдозерное оборудование включает в себя рабочий орган – отвал универсальную раму с гидроцилиндрами ее подъема и опускания и раскосов. Перекос отвала осуществляется изменением раскоса. Изменение угла установки отвала в плане достигается путем подсоединения раскосов к различным точкам рамы.
При движении трактора ( тягача) с бульдозерным оборудованием возникают следующие сопротивления:
Wобщ = W1 + W2 + W3 + W4 кН (1)
где W1 - сопротивление грунта резанию кН;
W2 - сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом кН;
W3 - сопротивление трению грунта по отвалу кН;
W4 - сопротивление движению бульдозера кН;
Определяем сопротивление грунта резанию по формуле:
где В - длина отвала м;
С - толщина срезаемого слоя грунта м;
К0 - коэффициент сопротивления грунта резанию.
W1 =55065006106 = 214500 Н = 2145 кН
Определяем сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом по формуле:
W2 = 05Н (Нtgφ) Вγ0g2 (3)
где φ - угол естественного откоса грунта (φ = 40-450);
γ0 - объёмная плотность грунта кгм3 ;
g - ускорение свободного падения мс2 ;
- коэффициент трения грунта по грунту ( 2 = 04-08);
Н - высота отвала м;
W2 = 0514 (141) 55150098105 = 39657 Н = 39657 кН
Определяем сопротивление трению грунта по отвалу по формуле:
W3 = 05ВН2γ0gСоs21 (4)
где - угол резания ( = 50-550) (Соs550 = 05736);
- коэффициент трения грунта по стали (1 = 07-08 для глины 1=05-06 - для суглинка и супеси 1 = 035-05 - для песка);
W3 = 05551421500981 (05736)206 = 15650 Н = 1565 кН
Определяем сопротивление движению бульдозера по формуле:
где G - общий вес бульдозерного оборудования и трактора кН;
- коэффициент сопротивления передвижению (=012);
где GТ - вес базовой машины кН;
GР.О. - вес рабочего оборудования бульдозера по справочным данным принимаем GР.О = 6867 кН;
G = 40120981 + 6867 = 462247 кН
W4 = 462247 (012±0) = 5547 кН
Общее сопротивление:
Wобщ = 2145+39657+1565+5547 = 325277 кН
Тяговое усилие развиваемое трактором на первой передаче определяем по формуле:
ТN = 09Р = 09 (1000NДВм)v (7)
где Р - окружная сила приложенная к ведущей звездочки кН;
NДВ - мощность базового двигателя кВт;
м = 08 – КПД трансмиссии;
v - скорость движения бульдозера мс.
ТN = 09 (100035308)078 = 325846 Н = 325846 кН
Сила тяги по сцеплению определяется по формуле:
где Gсц - сцепной вес бульдозера кН;
φсц = 09 - коэффициент сцепления по плотному грунту. (Обычно φсц=07-09 для гусеничных тягачей).
ТСЦ = 4712098109 = 416022 Н = 416022 кН
Условие движения бульдозера без буксования (тяговый баланс):
6022 > 325846 > 325277 (кН)
Условие выполнено и бульдозер осуществляет резание грунта и его перемещение.
2 Производительность бульдозера
Свободная сила тяги или запас тягового усилия по сцеплению определяется по формуле:
ТЗ.Т.С = ТСЦ - (W2+W3+W4) (10)
т.е происходит формирование призмы волочения перед отвалом.
ТЗ.Т.С = 416022 - (39657+1565+5547) = 305245 кН
Запас тягового усилия по мощности определяется по формуле:
ТЗ.Т.М = TN - (W2+W3+W4) (11)
ТЗ.Т.М = 325846 – (39657+1565+5547) = 215069 кН
Для дальнейших расчётов принимает меньшее значение (т.е. при наихудших условиях запас тягового усилия по сцеплению имеется).
Уточняем глубину резания ( толщину срезаемой стружки грунта ) для чего формулу (1) решаем относительно С
где W1 - сопротивление грунта резанию приравниваем запасу тягового усилия по мощности;
С = 215069(55006106) = 06526 м
В начале копания когда тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещение бульдозера свободная сила тяги определяется по формуле:
ТСВ = 325846 – 5547 = 270376 кН
Отвал бульдозера может быть опущен на максимальную глубину т.е.
С = 270376(55006106) = 08442 м.
Набор грунта перед отвалом вызывает увеличение общего сопротивления движению бульдозера и следовательно необходимо выглубление отвала. Средняя толщина срезаемого слоя грунта будет равна:
С = (06526+08442)2 = 07484 м
Объём грунта в призме волочения определится по формуле:
VПР = 05Н (Нtgφ) В = ВL1С (14)
где L1 - длина участка набора грунта м;
VПР = (05141455)tg450 = 539 м3;
Решая уравнение (14) относительно L1 получим длину участка набора грунта перед отвалом:
L1 = (05Н2)(tg450C) (15)
L1 = (05142)106526 = 15 м
Выбираем скорости движения бульдозера на отдельных участках: набор грунта (резание) vН = 28 кмч; транспортирования vТ = 4 кмч; движения задним ходом vЗ.Х = 6 кмч.
Продолжительность элементов цикла:
v (при этом 36 – переводной коэффициент кмч в мс).
Продолжительность набора грунта:
t1 = (3615)28 = 193 2 с
Время транспортирования грунта с; (принимаем дальность транспортирования грунта - 60 метров):
Время движения задним ходом:
t3 = (36615)6 = 369 с 37 с
Дополнительное время на переключение скоростей разгрузку и распределение грунта принимаем t4 = 35 с.
Продолжительность цикла:
ТЦ = t1 + t2 + t3 + t4 (17)
ТЦ = 2+54+37+35 = 128 с
Число циклов за один час работы:
Коэффициент учитывающий потери грунта:
где L - общая длина пути м;
φ2 = 1 – (0005615) = 06925
Производительность бульдозера определяем по формуле:
П = (VПРφ2nКВ)КРАЗ (20)
где КВ - коэффициент использования бульдозера во времени (КВ =085);
КРАЗ - коэффициент разрыхления грунта;
П = (5390692528125085)12 = 7436 м3ч.
1 Выбор расчетных положений
Расчетные положения выбираем на основании схемы сил действующих на бульдозер во время работы (рисунок 1)
Рисунок 1 – Схема сил действующих на бульдозер
Проведем расчет усилий действующих на бульдозер в процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки А.
Горизонтальное усилие Р1 определяем по формуле:
Р1 = (GБ. – Р2)φmax + v (21)
где GБ. - эксплуатационный вес бульдозера GБ. = 462247кН;
Р2 - вертикальное усилие кН;
v - скорость базовой машины мс; v = 078 мс;
g - ускорение свободного падения мс2;
с0 - суммарная жесткость препятствия и системы навесного оборудования кНм;
где с1 - коэффициент жесткости препятствия кНм; принимаем препятствие - кирпичный фундамент с1 = 18 кНм;
с2 - коэффициент жесткости навесного оборудования кНм определяется по формуле:
где α - коэффициент жесткости навесного оборудования на 1 кг массы бульдозера принимаем α = 1;
GБ.М. - вес базовой машины GБ.М. = 393577 кН;
с2 = 1393577 = 393577 кНм
Определяем вертикальное усилие Р2 по формуле:
Р2 = 393577 = 108991 кН
Р1 = (462247 - 108991) 09 + 078= 325094 кН
Определяем боковое усилие Р3 по формуле:
где В - длина отвала м; В = 55 м;
Определяем усилие в гидроцилиндре РГЦ по формуле:
где m - плечо усилия Р1 m = 08 м;
GР.О. - вес рабочего оборудования GР.О. = 6867 кН;
Проведем расчет усилий действующих на бульдозер в процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки В.
Р1 = (GБ. + Р2)φmax + v (27)
Р2 = - 393577 = - 234582 кН
Р1 = (462247 - 234582)09 + 078= 212062 кН
Определяем усилие в гидроцилиндре РГЦ по формуле кН:
Дальнейший расчет проводим для второго положения так как это случай является наиболее нагруженным.
2 Расчет усилий действующих в шарнирах крепления
Составляем расчетную схему (рисунок 2) для определения внешних сил
действующих на рабочее оборудование бульдозера. Проводим координатные оси x и у в плоскости рамы а ось z - по нормали к ней и принимаем за начало координат точку С2. При определении внешних сил действующих на рабочее оборудование принимаем допущение что боковая составляющая Р3 реакции грунта на отвал целиком воспринимается опорой С2 и в этой опоре под действием силы Р3 возникает реакция YC. Это допущение не вносит погрешности при определении внешних сил. Действительные значения реакции YC1 и YC2 определяются при расчете рамы как статически неопределимой системы.
Рисунок 2 - Схема сил действующих на рабочее оборудование бульдозера
Для определения неизвестных реакций в шарнире С составим уравнения равновесия сил действующих на рабочее оборудование: ΣМz=0; ΣХ=0; ΣY=0; ΣМх=0; ΣZ=0.
ΣМz = - Р3l1 + Pг1kcos + Pг2(2b-k)cos - Gbsin1 + XC12b = 0 (31)
ΣХ = -P1cos1 + P2sin1 + Gsin1 - 2Pг1cos - XC1 + XC2 = 0 (32)
ΣY = YC - P3 = 0 (33)
ΣМх = P3m1 - Pг1sink - Pг2(2b-k)sin + Gbcos1 + ZC12b = 0 (34)
ΣZ = P1sin1 + P2cos1 + Gcos1 - 2Pг1sin - ZC2 + ZC1 = 0 (35)
Решая эти уравнения получим:
ХС2 = P1cos1 - P2sin1 - Gsin1 + 2Pг1cos + XC1 = 212062cos40 -
YC = P3 = 130302 кН;
ZC2 = P1sin1 + P2cos1 + Gcos1 - 2Pг1sin + ZC1 = 212062sin40 + +234582cos40 + 6867cos40 - 2175523sin480 = 56428 кН
3 Расчет сил действующих на раму
На раму действуют силы ХС1 ZC1 ХС2 ZC2 и силы ХА YA и ZА в шаровом шарнире А силы в стержнях РВ1 РВ2 РЕ1 и РЕ2 силы в гидроцилиндрах Рг1 и Рг2 и сила тяжести Gр.
Неизвестными силами являются силы в шаровом шарнире ХА YA и ZА и силы в стержнях РВ1 РВ2 РЕ1 и РЕ2.
Составляем расчетную схему (рисунок 3) для определения неизвестных сил действующих на раму.
Рисунок 3 - Схема определения сил действующих на раму
Для расчета неизвестных составим уравнения равновесия сил действующих на раму: ΣМu=0; ΣХ=0; ΣY=0; ΣМх=0; ΣZ=0 ΣМz’ =0;
ΣМх = (ZA+Gpcos1)b-Pг1ks (37)
ΣZ = ZA + Gpcos1 + ZC1 - ZC2 - 2Pгs (38)
ΣY = YC - YA = 0; (39)
ΣХ = -PB2cos2-XC1-2Pгcos-XA+Gps (40)
ΣМz’ = -YClA + (XC1 + XC2)b - (PB1 + PB2)bcos2 - (PE1 + PE2)b - Pг1(b-k)cos +
+ Pг2(b-k)cos = 0; (41)
YA = YC = 130302 кН;
XA = - PB2cos2 - XC1 - 2Pгcos + Gpsin1 - PE2 + PE1 + XC2 + PB1cos2 =
= -90346cos120- 47577 -2175523cos480 +6867sin40 +472846 -2747cos120 =
В рассмотренные уравнения реакция Yc в шарнирах C1 и С2 входит как сумма реакций Yc1 и Yc2 вычисленная из условий равновесия сил действующих на бульдозер в целом. Для расчета рамы на прочность необходимо определить силы Yс1 и Yc2 каждую в отдельности (Рисунок 4).
Рисунок 4 - Схема к расчету рамы на прочность
Поскольку уравнения статики не дают ответа на поставленную задачу рассматриваем раму бульдозера как статически неопределимую плоскую раму шарнирно закрепленную в точках С1 и С2 и нагруженную внешними силами действующими в ее плоскости.
Рама является статически неопределимой системой с одной избыточной связью ограничивающей перемещение в плоскости рамы (рисунок 5 а). За избыточную принимаем связь ограничивающую перемещение точки С2 в направлении оси у. Отбрасывая эту связь и заменяя ее действием неизвестной силы Yс2 получим в качестве основной системы раму с шарнирной опорой в точке С1 и подвижной опорой в точке С2 нагруженную в своей плоскости силами:
XD = XA + 2Pгcos - Gps (43)
YD = YA = 130302 кН(44)
XE1 = PE1 + PB1cos2(46)
XE2 = PE2 + PB2cos2 (47)
XC1 = 47577 кН; XC2 = 472846 кН;
а) основная система рамы и эпюра изгибающих моментов; б) эпюра моментов от внешней нагрузки Мр; в) эпюра моментов от единичной силы
Рисунок 5 - Схемы определения реакций в опорах рамы:
Решая уравнения получим:
XD = 79922+2175523cos480-6867s
MD = 130302054 = 70363 кНм;
XE1 = 62963 - 2747cos120 = 36093 кН;
XE2 = 62963 + 90346cos120 = 151335 кН;
и неизвестными реакциями Yc1 и Yс2 в опорах С1 и С2. Составляющую от силы тяжести рамы которая представляет собой распределенную нагрузку рассматриваем при этом условно как сосредоточенную силу Gpsin1 что практически не отражается на точности расчета.
Для определения неизвестных сил используем условие что сумма перемещений в направлении удаленной связи под действием известных внешних сил (внешней нагрузки) и неизвестной силы Yс2 равна нулю. Это условие выражается:
где Δ - перемещение точки С2 под действием внешней нагрузки;
- перемещение под действием единичной силы Р = 1 условно приложенной вместо неизвестной силы Y.
Произведение YC21 выражает величину перемещения точки С2 под действием силы Yc2.
Перемещения Δ и 1 для рамы жесткость которой на отдельных ее участках постоянна могут быть определены по формулам:
где Мр - момент в рассматриваемом сечении от действия внешних сил;
- момент от условной единичной нагрузки.
Находим изгибающие моменты в сечениях рамы от внешней нагрузки (рисунок 5 б):
МPc2 = MPE2 = MPE1 = 0;(51)
M'PD = (XC2 - XE2)b = (472846 - 151335)18 = 57872 кНм;(52)
M''PD = (XC2 - XE2)b - MD = 57872 - 70363 = 508357 кНм;(53)
MPE = (XC2 - XE2)2b - MD -XDb - YD(lD - a) = (472846 - 151335)36 -
-70363 - 310027 - 130302(424-334) = 656778 кНм(54)
и изгибающие моменты от действия единичной силы (рисунок 5 в):
и строим эпюры моментов Мр (Рисунок 5 6) и (рисунок 5 в). Ординаты эпюр откладываем со стороны растянутого волокна. За положительное направление ординат принимаем направление внутрь рамы.
Затем определяем площади и положение центров тяжести участков эпюры Мр и находим ординаты эпюры в сечениях расположенных под центрами тяжести участков эпюры Мр. Вычисления ведем по таблице 1.
Таблица 1 - Определение перемещения Δ
Участок на рисунке 5 б
Ордината эпюры под центром тяжести площади p
Подставляя значения в уравнение (49) получим:
Так же определяем перемещение под действием единичной силы но в этом случае значения площади участков берутся по эпюре и множатся на ординаты этой же эпюры взятые под центрами тяжести соответствующих площадей (таблица 2).
Таблица 2 - Определение перемещения 1
Участок на рисунке 5 в
Ордината эпюры под центром тяжести
Подставляя значения в уравнение (50) получим:
Подставляя найденные значения Δ и 1 в уравнение (48) и решая его относительно Yс2 получим:
Реакция Yc1 определится из уравнения проекций на ось y сил действующих на раму (рисунок 4):
ΣY = Yс1 + Yс2 - YD = 0 (59)
Yс1 = YD - Yс2 = 130302 - 59273 = 71029 кН;
Фактическая эпюра моментов сил действующих в плоскости рамы определится путем сложения эпюры Мр с эпюрой умноженной на величину Yc2.
Значения изгибающих моментов в сечениях рамы (Рисунок 5 а):
ME2 = -YC2a = -59273334 = -197972 кНм;(60)
M'D = M'PD - YC2(61)
M''D = M''PD - YC2 (62)
ME = MPE - YC2a = 656778 - 197972 = 458806 (63)
4 Расчет рамы на прочность
При определении опорных реакций были найдены силы и изгибающие моменты действующие в плоскости рамы. Контур рамы при этом рассматривался как ломаная линия что вполне допустимо при определении опорных реакций а также при предварительных прочностных расчетах.
Окончательный расчет напряжений в сечениях рамы следует производить с учетом действительной формы рамы и кривизны составляющих ее брусьев.
Кроме рассмотренных выше сил действующих в плоскости хС2у на раму действуют силы нормальные к ее плоскости (рисунок 3 и 4):
ZA = 140789 кН; ZE1 = PB1s ZE2 = PB2cos2 = 18784 кН;
ZC1 = 83519 кН; ZC2 = 56428 кН; SZ = 2Pгs
и распределенная нагрузка от силы тяжести которую можно принять равной:
где so — общая длина оси стержней рамы.
Под действием внешних сил в сечениях рамы возникают следующие усилия: момент М' в плоскости хС2у; момент М" в плоскости продольные силы N направленные по касательным к оси стержня; поперечные силы Q; крутящий момент Мк.
Формулы для вычисления усилий в сечениях рамы сведены в таблицу 3.
Действие поперечных сил в сечениях рамы не учитываем.
Опасными сечениями рамы являются сечения аа бб и вв (рисунок 4).
Таблица 3 - Определение усилий действующих в сечениях рамы
Участок на рисунке 5
(XC1 - XE1) cosαx +
(XE2 - XC2) cosαx -
-XC2cosαx - YC2sinαx
В этих упавнениях r n с индексами - плечи сил относительно касательной к оси бруса в данном сечении; αx - угол между осью х и касательной к оси бруса в данном сечении.
Вычисленные значения усилий действующих в сечениях рамы для опасных сечений заносим в таблицу 4.
Таблица 4 - Усилий действующие в сечениях рамы
Нормальные напряжения в сечениях находим по формуле:
где Wy и Wz - моменты сопротивления сечения рамы относительно оси;
F - площадь сечения рамы;
Нормальное напряжение в сечении вв (рисунок 4):
Нормальное напряжение в сечении бб участок E1D (рисунок 4):
Нормальное напряжение в сечении бб участок DE2 (рисунок 4):
Нормальное напряжение в сечении aa участок E2C2 (рисунок 4):
Касательные напряжения в сечениях находим по формуле:
где - толщина стенки сечения;
JK - момент инерции кручения сечения;
Момент инерции кручения сечения определяется по формуле:
где F - площадь заключенная внутри средней линии контура;
- толщина стенки контура;
s - длина средней линии контура;
Момент инерции кручения сечения аа и вв:
Момент инерции кручения сечения бб:
Касательное напряжение в сечении вв:
Касательное напряжение в сечении бб участок E1D (рисунок 4):
Касательное напряжение в сечении бб участок DE2 (рисунок 4):
Касательное напряжение в сечении аа:
Определив нормальные и касательные напряжения в сечениях находим суммарное напряжение в этих сечениях и производим проверку прочности сечения по формуле:
Суммарное напряжение в сечении вв:
сум = 184 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении бб участок E1D:
сум = 200 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении бб участок DE2:
сум = 101 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении аа:
сум = 130 МПа [] = 230 МПа;
Условие прочности выполняется во всех опасных сечениях рамы.
5 Расчет на прочность деталей бульдозерного оборудования
5.1 Расчет кронштейна крепления универсальной рамы к базовой машине
На кронштейн действуют изгибающее усилие R и растягивающее или сжимающее усилие Ry.
Усилие R определяется по формуле кН:
Напряжение в опасном сечении определяем по формуле МПа:
W = 33505 см3 - момент сопротивления сечения;
F = 14017 см2 - площадь сечения;
Кронштейн крепится болтами к базовой машине. Болты рассчитываем по усилию определяемому опрокидыванием фланца относительно ребра перпендикулярного линии действия силы R которое определяется по формуле по формуле:
где r - расстояние от ребра до болта мм;
Напряжение возникающее в болтах определяем по формуле МПа:
= 172 МПа [] = 230 МПа; (72)
где d1 - внутренний диаметр болта;
5.2 Расчет шарнира универсальной рамы
На шаровой шарнир универсальной рамы действуют усилия XA ZA и YA.
Удельное давление на шаровую поверхность определяем по формуле:
где F - площадь проекции рабочей поверхности шарнира;
Изгибающий момент в опасном сечении с учетом возможных сил трения определяем по формуле:
f - коэффициент трения;
M = 207816008= 170229 кНм
Напряжение в опасном сечении определяем по формуле:
где W - момент сопротивления сечения;
F - площадь сечения;
5.3 Расчет оси крепления гидроцилиндра подъема и опускания рамы
Находим изгибающий момент по формуле:
где Pгц - усилие на штоке гидроцилиндра;
Миз = 1755230114 = 4827 кНм;
Напряжение определяем по формуле:
= 144 МПа [] = 230 МПа. (76)
В данном курсовом проекте спроектирован бульдозер с поворотным отвалом: длина - 55 м высота - 14 м на базе трактора Т-500 который служит для послойного срезания грунта его перемещения на небольшие расстояния и разравнивания.
Работоспособность бульдозера была определена в тяговом расчете. Условие работоспособности ТСЦ > ТN > Wобщ выполняется 416022>325846>325277 (кН). Также был проведен расчет на прочность рабочего оборудования бульдозера и его составных деталей.
При выполнении курсового проекта были получены навыки конструирования бульдозера и бульдозерного оборудования изучены различные способы расчетов и применение их на практике.
Абрамов Н. Н. Курсовое и Дипломное проектирование по дорожностроительным машинам [Текст] Н. Абрамов. - М.: Высшая школа 1972.
Алексеева Т. В. Машины для земляных работ [Текст] Т. Алексеева К. Артемьев А. Бромберг Р. Войцеховский Н. Ульянов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1964.
Гоберман Л.А. Машины для земляных работ. Атлас конструкции [Рисунки] Л. Гоберман К. Степанян. - М.: Машиностроение 1985.
Борадачева И. П. Справочник конструктора дорожных машин [Текст] И. Бородачев С. Варганов В. Гольдштейн. - М.: Машиностроение 1965.