Металлоконструкция толкающей рамы бульдозера с неповоротным отвалом P1 (кН) 200 P2 (кН) 3 MK (кНм) 30 l1 (м) 1,6 l2 (м) 4 Узел 3 Кинематический анализ: W 3D 2У 3П 2 Ш С С0 ; Число дисков D 5; Число узлов У 0; Число заделок между дисками П 0; Число простых шарниров между дисками Ш 6; Число стержневых связей С 0; Число опорных С0 4; W 3 5 2 6 4 1; Система 1 раз статически неопределима . Рассмотрим основную систему, нагруженную внешней нагрузкой. 1 Определим опорные реакции в узле А: Рассмотрим направления сил P1 и P2 , дающие наибольший изгибающий момент Mа 0;P 0,6 R 1 B 3 0; усилие в штоке цилиндра: 200 0,6 40 кН ; 3 M B 0; R1 3 P1 2.4 0; RB 200 2,4 160kH ; 3 X i 0; H A 0; RA Y i 0; R A R B P1 200 200 0. Изгибающий момент M F RA 0,6 160 0,6 96kH. Составим эпюру MP: Рассмотрим нагружение основной системы единичной силой X =1: 2 X M M 0; 1 H A 0; H A 1. I A 0; RB 3 0; RB 0. B 0; R A 3 0; R A 0. tg 0,6 0,25; cos 0,9701425; sin 0,242536; 2,4 Определим усилие в подкосе : M D 2,4 sin 0; 0; 1 4 S GH 4 6,871843; 2,4 sin S GH sin 1,666666; S GH S GHX S GHY S GH cos 6.666667. Изгибающий момент: M B 0; 2,4 4 4 0; M D 1 4 S GHX M H 1 1,6 1,6; M G S GHY 0,6 6,66666 0,6 4. 3 Неизвестное усилие Xопределим из уравнения метода сил: 11 X 1P 0 где M 1M 1 dz; EY M M 1P P 1 dz; EY M 1M 1 1 1,6 1,6 2 1,6 2,4 2 4 0,6 2 11 dx 1,6 2 1,6 2 0,6 2 EY EY 2 3 2 3 2 3 1 8,192 12,288 2,88 86,4 109,760 4 1,8 4 . EY 3 3 3 3 3EY M 1M p 1 96 0,6 2 72 1,8 24 0,6 2 1P dx 4 24 1,8 4 4 4 EY EY 2 3 2 2 3 11 1 230,4 518,4 777,6 57,6 1584 ; EY 3 3 3 3 3EY X 1P 14,431. 11 Строим эпюру M X X M1 4 Суммарная эпюра M гор M P X M 1 ; 5 Нагружение рамы в вертикальной плоскости: tg 400 0,2; 2000 cos 0,9806; sin 0,1961; В запас прочности считаем что момент от силы P1 воспринимает один подкос.Усилие в подкосе находим из уравнения равновесия: M N 0 0; P1 200 N 2000 sin 0; P1 200 200 200 101,980kH. 2000 sin 2000 0,1961 Разложим силу N на составляющие параллельные осям x и у: N X N cos 100,010 kH ; N Y N sin 20 kH. Нагружение толкающего элемента в вертикальной плоскости. Опрорные реакции: M RA M 0 0; N Y 2 RA 3,6 0; 20 2 11,111 kH ; 3,6 A 0; R0 3,6 NY 1,6 0; 20 1,6 8,889 kH ; 3,6 M E R0 OE 8,889 2 17,778 kH m R0 6 Таким образом нагружение опасного сечения толкающей рамы (сечение Е) M гор 23,090 kH m; M Верт 17,778 kH m. Материал рамы Бульдозера СТ 3 сп. Допустимое напряжение при изгибе 180 МПа. Принимаем швеллеры №20 F1 23,4 см 2 ; b 76 мм; Швеллеры №20, I X 113 Hm; 1 I 1 1520 Hm; z 0 20,7 мм. Моменты инерции сечения : 7 I X 2 I X1 F1 b z 0 2 113 23,4 5,53 2 1657,186 2 I y 2 I y1 2 1520 3040. Моменты сопротивления изгибу: IX 218,051 7, 6 Iy Wy 304 10 WX Суммарные напряжения в опасном сечении: max M верт WX M гор Wy 17,778 10 3 23,090 10 3 81,529 75,954 157,483 Mпп; 218,051 304 max H 180Mпп. Условие прочности выполняется .Принимаем сечение из двух швеллеров №20. Узел примыкания 3. Определим нагружение узла 3.Рассмотрим нагружение рамы силами P и X: Опорные реакции: 8 X 0; H a X 0; H a X 14,431. i 200 0,6 40kH. 3 200 2,4 M B 0; P1 2,4 R A 3 0; R A 3 160kH. M iL 0; P1 0,6 X 4 RB 3 S EF Cf 0 M A 0; P1 0,6 R B 3 0; RB гдеСf CE sin 2,4 0,242536 0,5821m. S EF 200 0,6 14,431 4 40 3 99,1651H . 0,5821 Усилие в подкосе ДК: M Д 0, X 4 S GH ДК 0, где ДК Сf 0б 5821m S GH 14,431 4 99,1651kH. 0,5821 Рассмотрим равновесие отвала: Составим уравнения равновесия отвала в проекциях на оси x и y: X c 0, X l S EF sin S GH sin X 0, X С X 14,431kH. Y i 0, YC P1 S EF cos S GH cos RB 0, YC 200 99,1651 0,9701425 2 40 352,409kH. Суммарная реакция в шарнире С: RC X C2 YC2 352,704 kH. Изобразим схематически узел примыкания «3». 9 Кронштейн на отвале – одинарная проушина . Кронштейн на раме – двойная проушина . Fср Fср RC 352,704 10 17,6352см 2 , n 2 ср n 100 2 d 2 4 17,6352см 2 ; d 4,739см. Принимаем t=58мм . Толщину кронштейна на отвале определим из условия прочности при смятии см 127,5Mпп Fсм d t Площадь смятия t RC см 352,704 10 27,663см 127,5 27,663 5,763см 4,8 Принимаем t=58 мм. Радиус проушины R 1,5d 1,5 48 72 мм 10