Рисунок 1.1 ККС манипулятора б) минимальный вылет манипулятора LMINM , при котором осуществляется подтягивание или подъем с земли груза при расположении последнего рядом с движителем машины ниже уровня поверхности земли на расстоянии h ; построение ККС манипулятора для LMINM выполняется при расположении вертикальной продольной плоскости манипулятора перпендикулярно продольной плоскости машины (см. рисунок 1.1, А); На листе ватмана или миллиметровки вначале прочерчивается горизонтальная линия уровня земли с учетом того, что точка N в положении захвата над коником (см. рисунок 1.1, Б) будет находиться примерно на расстоянии 2Н/ от уровня земли. Положение точки О на максимальном и минимальном вылетах легко находится по данным таблицы 1.1 Для построения положения точки О над коником требуется нанести на ККС по данным таблицы 1.1 положение точки К коника и определить расстояние НП точки О от поверхности земли. Чтобы привязка гидроцилиндра считалась удовлетворительной, она должна отвечать следующим требованиям: проушина шарнирной связи гидроцилиндра с поворотной колонкой (точка Е/ на рисунке 1.1) должна размещаться в заданной зоне безопасности гидроцилиндра, не выходя за ее границы (эта зона на рисунке 1.1, Д заштрихована в клетку); присоединенный к стреле и поворотной колонке гидроцилиндр должен полным ходом штока обеспечить перевод стрелы в ее крайние положения; для всех положений стрелы должно существовать плечо между продольной осью гидроцилиндра привода стрелы и точкой D. Затем из точки N на рукояти (см. рисунок 1.1, Д) в ее крайнем положении при проводится дуга радиусом , а из точки N в положении рукояти при проводится дуга радиусом .Таблица по выбору гидроцилиндров Ход г.ц. 200200220200252252280252280300280280300310350 длина г.ц. Таблица 280350252280350370300310350200300310350300310 длина г.ц.
Введение
проектирование машина гидроцилиндр манипулятор
Методические указания предназначены для выполнения курсового проекта по дисциплине « Проектирование транспортных и технологических машин» для студентов специальностей 190603 и 150405 дневной и заочной форм обучения. Указания могут быть использованы также для выполнения дипломного проектирования. В настоящих методических указаниях рассматриваются вопросы проектирования технологического оборудования трелевочных машин (ТМ), однако предлагаемая методика с учетом специфических особенностей может быть использована для проектирования технологического оборудования транспортных и технологических машин различного назначения.
Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) курсового проекта должна содержать 15-20 листов формата А4 рукописного текста. В РПЗ включаются следующие материалы и разделы: · титульный лист;
· задание на проектирование;
· оглавление;
· введение;
· расчетная часть;
· список использованной литературы;
Графическая часть курсового проекта должна состоять из трех листов формата А1. Оформление работы осуществляется в соответствии с требованиями ЕСКД.
1. Проектирование шарнирно-сочлененного гидроманипулятора трелевочной машины
1.1 Разработка компоновочно-кинематической схемы шарнирно-сочлененного гидроманипулятора.
Компоновочно-кинематическая схема (ККС) манипулятора чертится на листе ватмана или на миллиметровой бумаге формата А1 или А2. При разработке ККС прочерчивается положение подвижных звеньев манипулятора для трех случаев (рисунок 1.1): а) максимальный вылет манипулятора LMAXM . При этом рабочий орган, например, захват ТМ должен располагаться на ККС в исходном положении ниже линии поверхности земли на расстоянии h (см. рисунок 1.1) для того, чтобы была обеспечена работоспособность машины с учетом неровностей поверхностей лесосеки;
Рисунок 1.1 ККС манипулятора б) минимальный вылет манипулятора LMINM , при котором осуществляется подтягивание или подъем с земли груза при расположении последнего рядом с движителем машины ниже уровня поверхности земли на расстоянии h ; построение ККС манипулятора для LMINM выполняется при расположении вертикальной продольной плоскости манипулятора перпендикулярно продольной плоскости машины (см. рисунок 1.1, А);
в) вылет lk , при котором груз (дерево) оказывается перемещенным в положение над кониковым зажимным устройством (см. рисунок 1.1, Б).
Исходные данные приведены в таблице 1.1. Номер варианта принимается по последней цифре зачетной книжки.
Примечание: PZ - грузоподъемная сила манипулятора на максимальном вылете; МП - максимальный момент поворота манипулятора вокруг центральной оси поворотной колонки; LП - плечо действия усилия гидроцилиндра поворота манипулятора; Q - объем трелюемой пачки; VХЛ - средний объем хлыста в пачке; РН - максимальное давление в гидросистеме. Остальные геометрические параметры понятны из рисунка 1.1.
Масштаб построения ККС манипулятора выбирается таким образом, чтобы ККС не давала существенных погрешностей при снятии с нее геометрических размеров, используемых в расчетах. На листе ватмана или миллиметровки вначале прочерчивается горизонтальная линия уровня земли с учетом того, что точка N в положении захвата над коником (см. рисунок 1.1, Б) будет находиться примерно на расстоянии 2Н/ от уровня земли. На проекциях ККС «вид сбоку» (рисунок 1.1, Б) и «вид сзади» (рисунок 1.1, A) наносятся вертикальные линии продольной оси поворотной колонки. На них откладывается точка D на расстоянии Н/ от уровня земли. Затем строится точка О в трех положениях. Положение точки О на максимальном и минимальном вылетах легко находится по данным таблицы 1.1 Для построения положения точки О над коником требуется нанести на ККС по данным таблицы 1.1 положение точки К коника и определить расстояние HП точки О от поверхности земли.
Из рисунка I.I, Б
HП=HK h3 HГП
Размеры HK и h3 даны в таблице 1.1, а размер HГП студент получает из построения габарита пачки по высоте (рисунок 1.1, C), выполняемого в масштабе. Для этого из рисунка 1.2 необходимо найти средний диаметр заданного дерева на уровне груди D1,3 по среднему объему хлыста VХЛ.
Затем находится количество деревьев в пачке
Такое количество средних деревьев укладывается в круглое или овальное ложе, образуемое опорной балкой и зажимными рычагами коникового зажимного устройства, вплотную ствол к стволу. Так как схема выполняется в масштабе, то с нее снимается искомый размер HГП, как показано на рисунке 1.1, С. В результате находится и размер HП, по которому строится точка О в положении захвата над коником.
Рисунок 1.2 Зависимость объема хлыста от диаметра на уровне груди(2 разряд высот)
Дальнейшее построение ККС сводится к вычерчиванию осевых линий стрелы и рукояти, продольные размеры которых LC и LP находятся по следующим формулам [I]
Местоположение шарнира А соединения рукояти со стрелой для трех кинематических положений манипулятора находится на ККС на пересечении дуг, описанных радиусом LC из соответствующих точек D, и радиусом из соответствующих точек О. Размер АВ/ выбирается конструктивно с учетом примерной величины кронштейна проушин шарнира А на рукояти. Соединив точки D и А прямой, получим кинематические положения стрелы для трех рассматриваемых случаев. Кинематические положения рукояти получаются путем проведения из точек О касательных к окружностям, описанным радиусом АВ’ вокруг точек А. Длина хвостовика B/N принимается конструктивно в процессе привязки привода рукояти.
Следующим шагом построения ККС является привязка (компоновка) гидроцилиндров привода стрелы и рукояти. Схему привязки гидроцилиндров приводов целесообразно выполнять отдельно от основной ККС, но тоже обязательно в масштабе (см. рисунок 1.1, Д). Для этого вычерчиваются следующие кинематические положения: · стрелы при положении захвата над коником и при ;
· рукояти при и при минимальном угле поворота рукояти относительно осевой линии стрелы (?min), который замеряется на основной ККС.
Рассмотрим сначала компоновку гидроцилиндра привода стрелы. Одной своей проушиной гидроцилиндр должен шарнирно соединяться со стрелой, другой - с корпусом поворотной колонки. Чтобы привязка гидроцилиндра считалась удовлетворительной, она должна отвечать следующим требованиям: проушина шарнирной связи гидроцилиндра с поворотной колонкой (точка Е/ на рисунке 1.1) должна размещаться в заданной зоне безопасности гидроцилиндра, не выходя за ее границы (эта зона на рисунке 1.1, Д заштрихована в клетку); присоединенный к стреле и поворотной колонке гидроцилиндр должен полным ходом штока обеспечить перевод стрелы в ее крайние положения; для всех положений стрелы должно существовать плечо между продольной осью гидроцилиндра привода стрелы и точкой D.
Вначале прикидочно находятся предельные значения возможных диаметров гидроцилиндров стрелы (из уравнения равновесия манипулятора без учета сил тяжести при ):
где - соответственно максимальный и минимальный возможные диаметры гидроцилиндров стрелы;
k - коэффициент, показывающий, какая часть веса дерева (пачки деревьев) приходится на захват, k=0,5;
- максимальное и минимальное расстояние от точки D до продольной оси привязываемого гидроцилиндра привода стрелы.
Плечи приближенно определяются путем замера на ККС расстояния от точки D до ближайшей и самой удаленной точек заданной зоны безопасности гидроцилиндра стрелы. Затем из каталога объемных гидроприводов ([2] или приложение) для одного гидроцилиндра, произвольно выбранного из совокупности гидроцилиндров с диаметрами поршня от , берется его длина при полностью вдвинутом штоке (см. приложение), и при полностью выдвинутом штоке . Имея эти данные студент приступает непосредственно к привязке гидроцилиндра привода стрелы. Для этого вначале на стреле в ее двух крайних положениях произвольно наносится точка Q предполагаемого положения шарнира связи стрелы и гидроцилиндра ее привода. Из точки Q в положении манипулятора над коником проводится в зоне безопасности дуга радиусом L/Ц. Если точка пересечения этих дуг (точка Е/) окажется расположенной в зоне безопасности, то задача привязки гидроцилиндра привода стрелы считается выполненной. Если же точка Е/ оказалась вне заданной зоны безопасности, то построение продолжают при измененном расстоянии DQ или при другой, вновь взятой из каталога, длине LЦ и соответствующей ей длине L/Ц до тех пор, пока точка Е/ не окажется в зоне безопасности.
Процедура компоновки гидроцилиндра рукояти следующая. Вначале прикидочно определяется возможный диаметр гидроцилиндра рукояти (из уравнения ее равновесия без учета сил тяжести при ).
, где LOA - расстояние по горизонтали между точками О и А (см. рисунок 1.1, Д);
HP - кратчайшее расстояние между возможным направлением оси гидроцилиндра рукояти (берется на ККС предварительно параллельным осевой линии стрелы) и точкой А (см. рисунок 1.1, Д);
- отношение диаметра штока к диаметру поршня гидроцилиндра, для м; для м.
По полученному DP из приложения предварительно выбираются размеры гидроцилиндра рукояти и . Затем из точки N на рукояти (см. рисунок 1.1, Д) в ее крайнем положении при проводится дуга радиусом , а из точки N в положении рукояти при проводится дуга радиусом . Точка пересечения этих дуг и является искомой точкой В на стреле. После привязки гидроцилиндров на схеме Д они схематично, но в масштабе, изображаются на основной ККС.
При выполнении лабораторно-практических занятий студенту выдается готовая компоновочно-кинематическая схема (ККС) манипулятора и задаются следующие исходные данные для дальнейших расчетов по вариантам из таблицы 1.1: · грузоподъемная сила манипулятора на максимальном вылете- PZ;
· максимальный момент поворота манипулятора вокруг оси поворотной колонки - МП ;
· плечо действия усилия гидроцилиндра поворота манипулятора - LП ;
· максимальное давление в гидросистеме - РН .
1.2 Расчет и выбор приводов шарнирно-сочлененных гидроманипуляторов
Начертим расчетную схему манипулятора и приложим к нему все внешние силы и моменты, гидроцилиндры подъема стрелы, рукояти и механизма поворота заменим реакциями связи (рисунок 1.3).
Условно обозначены: РС, РР, РП - соответственно, усилия гидроцилиндров подъема стрелы, привода рукояти и поворота манипулятора, Н ;
GC, GP, G3 - соответственно, силы тяжести стрелы, рукояти и рабочего органа, в данном случае захвата, Н ; Со стороны дерева на манипулятор (захват) действуют реакции РХ и PZ в продольной плоскости, РУ_ в поперечной плоскости ,и реактивный момент МР .
Для удобства перенесем силу РХ в т.О. При переносе появляется момент , направленный в противоположную сторону моменту МР . Следовательно эти моменты уравновесят друг друга и их со схемы можно убрать.
Расчет усилий привода стрелы производится из условия обеспечения максимальной грузоподъемности манипулятора на максимальном вылете ( ).
Рисунок 1.3 Расчетная схема манипулятора
Для этого расчетного случая РХ=0 , т.к. манипулятор осуществляет только подъем груза без его подтаскивания.
Рассмотрим равновесие манипулятора в вертикальной продольной плоскости.
Отсюда
Силы тяжести стрелы и рукояти обычно прикладывают на расстоянии 1/3 их длины от оси вращения. Их значения определяются по эмпирическим формулам [I]
Размеры снимаются с ККС манипулятора при .
Усилие РС создается силами давления рабочей жидкости на поршень гидроцилиндра стрелы, т. е.
Отсюда диаметр гидроцилиндра привода стрелы где FП - коэффициент сопротивления движению волочащейся части пачки, FП=0,8-1,0.
Рассмотрим равновесие рукояти при (см. рисунок 1.4).
Отсюда
Усилие РР создается силами давления рабочей жидкости на поршень гидроцилиндра рукояти
Рисунок 1.4 Расчетная схема рукояти
Тогда диаметр поршня гидроцилиндра привода рукояти
Усилие гидроцилиндра механизма поворота
Диаметр поршня гидроцилиндра механизма поворота
Ход штоков гидроцилиндров находят из компоновочно-кинематической схемы манипулятора. По найденным параметрам из каталогов окончательно выбираются соответствующие гидроцилиндры.
1.3 Расчет на прочность рукояти манипулятора
Расчет рукояти манипулятора производится для случая подтягивания дерева с одновременным поворотом манипулятора на минимальном вылете. Расчет сводится к построению эпюр изгибающих моментов в вертикальной продольной и поперечной плоскостях, крутящего момента, сжимающих или растягивающих сил и определению по допускаемым напряжениям размеров наиболее характерных сечений рукояти.
Для построения эпюр рукоять в масштабе располагают в горизонтальном положении и прикладывают все силы (рисунок 1.5), которые затем разлагают вдоль осевой линии и по нормали к ней. Углы наклона сил берутся из ККС манипулятора при (см. рисунок 1.4).
Рисунок 1.5 Схема нагружения рукояти в продольной вертикальной плоскости
Для построения эпюры изгибающих моментов в продольной вертикальной плоскости (М1) находятся ее ординаты.
В сечении 0 : М1=0
В сечении СР : , где КД - коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, КД=1,5.
В сечении А :
В сечении N : М1=0
Для построения эпюры растягивающих или сжимающих сил определяются ее ординаты.
На участке ОСР растягивающая сила
На участке СРА растягивающая сила
На участке NA растягивающая сила
Для построения эпюры изгибающих моментов в поперечной плоскости (М2) необходимо определить реакцию PY. Для этого рассмотрим равновесие манипулятора в горизонтальной плоскости (см. рисунок 1.5).
Отсюда
Ординаты эпюры M2 (см. рисунок 1.4)
В сечении 0 :
В сечении А :
Участок ОА рукояти испытывает так же кручение по всей длине от силы PY (см. рисунок 1.4).
Из построенных эпюр определяются наиболее нагруженные сечения. Сечение рукояти может иметь различную конфигурацию. Примем расчетное сечение в виде прямоугольной коробчатой формы, симметричное относительно нейтральных осей xx и yy (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 Расчетное сечение рукояти
Принимаются, в первом приближении, размеры сечения и выполняется проверочный расчет прочности выбранного сечения. Обычно принимается равным отношению . В этом сечении действуют изгибающие моменты в вертикальной продольной М1 и в поперечной М2 плоскостях, крутящий момент Мкр и растягивающая сила Npact, т.е. оно испытывает сложное нагружение. Наиболее нагруженными являются, как правило, точки наиболее удаленные от центра тяжести. Возьмем точку К.
Нормальное напряжение от момента М1
где JX - момент инерции сечения относительно оси хх, м4.
Нормальное напряжение от момента М2
где JY - момент инерции сечения относительно оси yy, м4.
Примем толщину стенок по периметру сечения одинаковой. Тогда
где ? - толщина стенок, ?=0,006-0,008 м.
Нормальное напряжение от растягивающей силы Npact
где FA - площадь сечения, м2.
Результирующее нормальное напряжение
Касательное напряжение от крутящего момента Мкр
Jkp - момент инерции сечения при кручении, м4.
Приведенные напряжения в точке К
Далее определяется коэффициент запаса прочности где ?Т - предел текучести материала, МПА.
Если принятые размеры сечений отвечают требованиям прочности
(n=1,5-2,5), то студент приступает к разработке конструкции рукояти, с учетом обоснованных выше размеров ее сечений.
1.4 Расчет на прочность стрелы манипулятора
Расчет стрелы манипулятора на прочность выполняется для трех возможных случаев опасного напряжения: 1) при подъеме груза на максимальном вылете с одновременным поворотом манипулятора;
2) при подтаскивании груза на среднем вылете с одновременным поворотом манипулятора;
3) при подтаскивании груза на минимальном вылете с одновременным поворотом манипулятора.
В курсовом проекте по заданию преподавателя расчет на прочность стрелы может быть выполнен для одного или двух случаев. В качестве примера рассмотрим первый случай, т.е. .
На стрелу также как на рукоять действуют: изгибающий момент в вертикальной продольной плоскости, изгибающий момент в поперечной плоскости, крутящий момент и растягивающие или сжимающие силы.
Крутящий момент для любого сечения стрелы (см. рисунок 1.3)
Изгибающий момент в поперечной плоскости от силы Ру, например в сечении 1-1, определяется по формуле
Для определения изгибающих моментов, действующих в различных сечениях стрелы в вертикальной продольной плоскости необходимо определить реакции в узле соединения стрелы с рукоятью, т.е. в точке А (см. рисунок 1.3) и усилие РР для принятого расчетного случая, т. е. при . Для этого нужно рассмотреть равновесие рукояти.
При подъеме груза на максимальном вылете РХ=0, а рукоять стремится под действием силы PZ и сил тяжести GP и G3 повернуться по часовой стрелке (см. рисунок 1.3), т. е. усилие РР удерживает ее и направлено так, как показано на рисунке 1. 3. Определим его: .
Отсюда
Для нахождения реакций в шарнире А используем схему нагружения рукояти, приведенную на рисунке 1.7, которая в масштабе перечерчивается с ККС манипулятора.
Рисунок 1.7 Схема нагружения рукояти в продольной вертикальной плоскости
Отсюда
Определив РР и реакции в шарнире А, студент чертит в масштабе стрелу с приложенными к ней в продольной вертикальной плоскости силами (рисунок 1.8).
Рисунок 1.8 Схема нагружения стрелы в продольной вертикальной плоскости
Углы наклона сил берутся из ККС манипулятора
Затем выполняется построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и растягивающих (сжимающих сил). Из построенных эпюр определяются наиболее нагруженные сечения и рассчитываются их размеры, аналогично тому, как это делалось для рукояти.
1.5 Проектирование захватных устройств трелевочных машин
При перемещении деревьев захваты должны исключать разжатие рычагов деревом или пачкой деревьев и выскальзывание последних из захвата. Конструктивно захватные устройства трелевочных машин могут быть выполнены по различным схемам [1].
Изложенная ниже методика расчета может быть применена при проектировании захватных устройств манипуляторов и кониковых захватных (зажимных) устройств, выполненных конструктивно по схеме, приведенной на рисунке 1.9 (в этом случае коник подобен захвату манипулятора, но перевернутому на 1800 в вертикальной плоскости). При расчетах рассматриваемых захватных устройств делаются следующие допущения: 1) дерево - твердое, симметричное относительно продольной оси тело;
2) плоскость вращения рычагов захвата нормальна к поверхности лесосеки;
3) захват зажимает ствол дерева (пачку деревьев) в трех контактных точках А, Б, С (см. рисунок 1.9).
4) коэффициенты трения в этих точках равны для всех направлений взаимодействия элементов захвата с деревом.
При разработке конструкции захватных устройств необходимо учесть, что они должны крепиться шарнирно к рукояти или раме машины, иметь возможность вращения в горизонтальной плоскости и иметь синхронизаторы в виде тяг, соединяющих противоположные зажимные рычаги для синхронизации поворота последних вокруг своих осей.
В задании на курсовое проектирование или при выполнении лабораторно-практических занятий преподавателем указываются: для захватов манипуляторов
· объем максимального по величине захватываемого дерева ;
· объем минимального по величине захватываемого дерева ;
· максимальное давление в гидросистеме PH. для кониковых захватных устройств
· максимальный объем пачки деревьев - Q;
· минимальный объем пачки деревьев - Qmin;
· средний объем хлыста VХЛ;
· максимальное давление в гидросистеме PH;
· параметр lкон (см. рисунок 1.1).
Для примера возможные варианты учебных заданий с проектными параметрами приведены в таблице 1.2.
1.5.1 Разработка компоновочно - кинематической схемы захватных устройств трелевочных машин
Проектирование начинается с разработки компоновочно - кинематической схемы (ККС) захватного устройства, позволяющей определить геометрические размеры основных конструктивных элементов, плечи действия привода и места привязки последнего. ККС дает представление о работоспособности проектируемого захватного устройства. Она вычерчивается в масштабе на миллиметровой бумаге формата А4 или А3 и прикладывается в РПЗ. ККС вычерчивается, как минимум, для двух случаев: 1) захватывание минимального по величине дерева (пачки деревьев);
2) захватывание максимального по величине дерева (пачки деревьев).
При разработке ККС допускается, что в месте захватывания деревья имеют диаметр, соответствующий диаметру на уровне груди - D1,3 , который определяется по объему хлыста из рисунок 1.2.
Для кониковых захватных устройств определяется количество деревьев в пачке максимального и минимального объема по формулам
Средний диаметр дерева на уровне груди D1,3 определяется по среднему объему хлыста VХЛ (см. рисунок 1.2). Рассчитанное количество деревьев nmax диаметром D1,3 в масштабе размещается в круглое или овальное ложе, образуемое опорной балкой и зажимными рычагами. Тем самым получаются геометрические размеры коникового захватного устройства при обжиме пачки деревьев максимального объема. Затем на опорной балке размещается пачка деревьев минимального объема и сводятся зажимные рычаги так, чтобы пачка оказалась прижатой к опорной балке, получая тем самым геометрические размеры коникового захватного устройства при обжиме пачки деревьев минимального объема.
Компоновка захвата манипулятора выполняется аналогично, при этом в ложе размещается дерево максимального (Vmaxхл ) и минимального (Vminхл ) объема, которым соответствуют диаметры Dmax1,3 и Dmin1,3 , определяемые из рисунка 1.2.
После этого подбираются ход штока гидроцилиндра привода зажимных рычагов (см. приложение) и их плечи. Определение диаметра поршня гидроцилиндра производится по усилию РЦ , расчет которого выполнен ниже.
1.5.2 Расчет захватов манипуляторов
Рассмотрим равновесие дерева (его сечения), отбросив рычаги и опорную балку и заменив их действие на дерево реакциями (см. рисунок 1.9).
Сила РХ сопротивления перемещению дерева стремится вытащить последнее из захвата
, где k - коэффициент, показывающий какая часть веса дерева (пачки деревьев) приходится на захват, k=0,5 ;
GД - максимальный вес дерева, погружаемого манипулятором, Н;
FП - коэффициент сопротивления движению волочащейся части дерева, FП= 0,8-1,0.
где g - ускорение свободного падения , м/с2;
? - плотность древесины (для хлыстов) или коэффициент, характеризующий отношение массы дерева к объему ствола (для деревьев) . Для деревьев ?=1000 кг/м3, для хлыстов ?=800кг/м3.
Сила PZ стремится разжать рычаги
N, NC - нормальные реакции в контактных точках А, Б, С.
- силы трения в контактных точках, параллельные оси Х.
где FTP - коэффициент трения захвата о дерево, FTP=0,8-1,0.
FTP - силы трения в плоскости сечения дерева
Из равновесия дерева (его сечения)
Подставив вместо сил трения их выражения и решив эти уравнения, получим
Рассмотрим теперь равновесие рычага (рисунок 1.10). Силой тяжести рычага пренебрегаем, ввиду малости по сравнению с другими силами.
Со стороны дерева на рычаг будут действовать силы, равные N, FX и FTP , но противоположно направленные
, По усилию РЦ находят диаметр поршня гидроцилиндра захвата (D3)
Отсюда
Рисунок 1.10 Схема нагружения рычага
Зная ход штока и диаметр поршня, из приложения подбирается гидроцилиндр.
Рычаг нагружен изгибающими моментами в вертикальной продольной и поперечной плоскостях, крутящим моментом, сжимающими (растягивающими) силами. Наиболее опасным будет сечение, близкое к шарниру О (сам шарнир усиливают).
Для определения нагруженности сечений консольной части рычага действующие на нее силы приводятся к центрам тяжести расчетных сечений по правилу параллельного переноса сил. В нашем случае сечение 1-1 нагружено.
От сил N и FTP : - изгибающим моментом в плоскости вращения рычага
- нормальной силой
Напряжениями от касательных сил пренебрегаем, поэтому касательные силы не рассчитываем.
От силы FX : - изгибающим моментом в поперечной плоскости рычага
- крутящим моментом
Подбор размеров сечений захватов и расчет их на прочность делается так же, как для рукояти.
1.5.3 Расчет коников
Рассматриваемая конструкция коника подобна захвату манипулятора, но перевернутому на 180о в вертикальной плоскости (рисунок 1.11). Рассмотрим равновесие пачки (ее сечения), отбросив рычаги и заменив их действие на пачку реакциями (см. рисунок 1.11).
Сила РХ сопротивления перемещению пачки стремится вытащить ее из коника где GП - максимальный вес пачки, Н.
Сила PZ определяется по формуле
N, NC - нормальные реакции в контактных точках А, Б, С.
Рисунок 1.11 Схемы для расчета коника
- силы трения в контактных точках, параллельные оси Х.
FTP - силы трения в плоскости сечения пачки.
Из равновесия пачки (ее сечения)
Подставив вместо сил трения их выражения и решив эти уравнения, получим:
Затем студент рассматривает равновесие рычага коника, определяет диаметр поршня гидроцилиндра, из приложения подбирает гидроцилиндр и выполняет расчет рычага на прочность, аналогично захвату манипулятора.
После этого разрабатывается конструкция коника.
Список литературы
1. Артамонов Ю.Г. Проектирование технологического оборудования манипуляторных лесных машин: Учебное пособие по курсовому проектированию с элементами НИРС для студентов специальности 0519. - Л.: ЛТА, 1985. - 84 с.
2. Гидрооборудование для гидроприводов строительных, дорожных и коммунальных машин: Каталог-справочник. - М.: ЦНИИТЭСТРОЙМАШ, 1978. - 471с.
3. Виногоров Г.К. Лесосечные работы. - М.: Лесная промышленность, 1981. - 272с.
4. Анучин Н.П. Определение объемов хлыстов и сортиментов. - М.: Лесная промышленность, 1973. - 192с.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
