Надстройка надрамника

КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СОРТИМЕНТОВОЗА

1) Минимум экономических вложений

2) Минимальное изменение конструкции сортиментовоза

3) Дешевизна обслуживания, доступность запасных частей

В качестве базового шасси выбран полноприводный автомобиль КАМАЗ 65225, шасси обеспечивает высокую ремонтопригодность, доступность запасных частей, относительную дешевизну по сравнению с зарубежными аналогами.

Двускатная ошиновка колёс обеспечивает высокую допустимую загрузку автомобиля, улучшает устойчивость, снижает давление на дорожное полотно.

Мощность двигателя (400л.с.) обеспечивает необходимую производительность насоса тяжёлого гидроманипулятора.

Отечественный манипулятор привлекателен низкой стоимостью, так и стоимостью обслуживания. Выбор манипулятора ОМТЛ – 97.

Установка гидроманипулятора на задний свес автомобиля (см. Рисунок 3)

Данное решение, установки манипулятора на задний свес, позволяет сокращать время погрузочно – разгрузочных работ, т.к. нет необходимости расцепки прицепа и перемещения автомобиля для проведения погрузки, относительно прицепа.

3. РАСЧЁТНО – КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 1 Техническая характеристика сортиментовоза на базе шасси КАМАЗ 65225

Наименование	Ед. измерения	Обозначение	Величина
Снаряжённая масса	кг	Mm
Нагрузка через переднюю ось	кг	Pa
Нагрузка через заднюю тележку	кг	Pb
Грузоподъёмность (включая экипаж 150 кг)	кг
Допустимая полная масса	кг	[Mn]
Нагрузка через переднюю ось	кг	[RАП]
Нагрузка через заднюю тележку	кг	[RБП]
Допустимая полная масса буксируемого прицепа	кг
Двигатель	-	Камаз 740.63 – 400
Мощность	л.с.
Максимальный крутящий момент	Н·м
Коробка передач	-		10-и ступенчатая
Топливный бак	л
Аккумуляторная батарея	-		190 Ач, 12В, 2 шт
Напряжение	В
Масса манипулятора конструктивная	кг	МК
Масса захвата с рабочей жидкостью	кг	МЗ
Масса манипулятора	кг	ММ
Масса надрамника	кг	МР

3.2. РАСЧЁТ РЕАКЦИЙ ОПОР, СНАРЯЖЁННОЙ, ПОЛНОЙ МАССЫ ГРУЗОПОДЪЁМНОЙ МАШИНЫ

1) Определим нагрузку на заднюю тележку машины, снаряжённой массы в соответствии с рисунком 6.

(3.1)

Рисунок 6 – Схема реакций опор укомплектованного автомобиля

2) Определим нагрузку на переднюю ось автомобиля снаряжённой массой. Составим уравнение всех сил на уравнение y, (см. Рисунок 6)

(3.2)

3) Определим снаряженную массу автомобиля

4) Проверка нагрузки на переднюю ось, условие управляемости автомобиля.

Полноприводный автомобиль управляем, если на переднюю ось приходится 22% от общей массы автомобиля.

5) Определение максимально возможной массы перевозимого груза, учитывая допустимую нагрузку на заднюю тележку

Рисунок 7 – Расчётная схема для определения максимальной нагрузки на шасси

6) Определение нагрузки на переднюю ось для автомобиля полной массой (см. Рисунок 7)

(3.3)

7) Определение полной массы автомобиля

Определение нагрузки на переднюю ось, проверка условий управляемости автомобиля

Машина неуправляема, принимаем грузоподъёмность 13,5 тонн (М_ГР)

Проверка управляемости автомобиля. Автомобиль считается управляемым, если через переднюю ось распределяется нагрузка не менее 22% от общей массы автомобиля – сортиментовоза.

3.3. РАСЧЁТ УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ В РАБОЧЕМ СОСТОЯНИИ

Основной параметр – коэффициент устойчивости

(3.4)

М_уд – момент относительно ребра опрокидывания направленный на удержание машины в равновесии

М_оп – момент относительно ребра опрокидывания, направленный на переворот грузоподъёмной машины.

Расчёт необходимой нагрузки для проверки устойчивости грузоподъёмной машины. (см. Рисунок 8)

(3.5)

Рисунок 8 – Схема определения массы стрелы, приведенной к оголовку

В соответствии с формулой (3.5) получаем:

Расчёт центра тяжести сортиментовоза (см. Рисунок 9)

Рисунок 9 – Положение центра тяжести сортиментовоза

Проверка устойчивости автомобиля в положении Б, (см. Рисунок 10)

Автомобиль устойчив в рабочем положении Б.

Рисунок 10 – Схема расчета устойчивости в положении

перпендикулярном ребру опрокидывания Б

Проверка устойчивости автомобиля в положения В, (см. Рисунок 11)

Автомобиль устойчив в положении В.

Расчёт устойчивости относительно ребра опрокидывания Г равен устойчивости сортиментовоза при ребре опрокидывания Б, вылет правой, левой опоры одинаковы. Ось поворота манипулятора совпадает с осью автомобиля.

Расчёт устойчивости в положении относительно ребра опрокидывания А не производим, опрокидывающие моменты стрелы отсутствуют.

Рисунок 11 – Схема грузоподъёмной машины в рабочем положении перпендикулярном ребру опрокидывания В

3.4. РАСЧЁТ ОТБОРА МЩНОСТИ

На автомобиль установлена КП ZF16S151. Возможность установки коробки отбора мощности ZF NH/1C

Таблица 2 Характеристики КОМ

Наименование	Значение
Мощность, кВт
Масса, кг
Вращение насоса	влево
Крутящий момент, Н·м

Предварительный выбор насоса MDS80

Таблица 3 Характеристики насоса MDS80

Наименование	Значение
Рабочий объём, см^3	77,3
Рабочее давление, МПа	31,5
Подача, л/мин	55-118
Диапазон оборотов, об/мин	500-1500

Частота вращения насоса

(3.6)

Подача насоса составляет

(3.7)

Расчёт отбираемой мощности

Конструкция должна исключать перегрузку задней тележки, а также обеспечивать минимальную загрузку передней оси.

Ширина надрамника должна соответствовать ширине рамы шасси, а его наружный контур должен повторять очертания основной рамы. Лонжерон надрамника должен плотно прилегать к верхней полке лонжерона рамы. Конструкция надрамника должна, по возможности, допускать деформацию скручивания. Широко распространены лонжероны рам U – образной формы (швеллеры), хорошо отвечают требованию по скручиваемости. Если в некоторых местах надрамника используется закрытый профиль, то переход от закрытого профиля к швеллеру производится постепенно. Длина перехода должна составлять не менее утроенной ширины лонжерона рамы.

Рисунок 12 – конструкция надрамника

Лонжерон надрамника должен начинаться как можно раньше в передней части рамы и располагаться, по меньшей мере, над задним кронштейном передней рессоры.

Производитель надстройки несёт ответственность за правильное распределение нагрузки от надстройки по надрамнику, правильное размещение надстройки на раме и соответствующие соединения. Не допускается установка между рамой и надрамником либо между рамой и надстройкой деревянных или эластичных проставок.

Надрамник может быть соединён с рамой неподвижно (жёстко) или подвижно (не жёстко). В зависимости от конкретных условий возможно применение комбинированного соединения. Зона крепления неподвижного соединения ограничена.

Подвижные нежёсткие соединения являются фрикционными, надрамник может в определённых пределах перемещаться относительно рамы. Все надстройки, закрепляемые с помощью кронштейнов, считаются нежёсткими. При установке неподвижного крепления обеспечивается жёсткая кинематическая связь соединяемых частей. Следует использовать чистовые (призонные) болты. Класс прочности не ниже 10.9. Стенки отверстия не должны соприкасаться с резьбой болта. Зазор по диаметру между болтом и отверстием должен составлять менее 0,2 мм.

3.6. РАСЧЁТ НАДРАМНИКА НА ПРОЧНОСТЬ

На раму автомобиля КАМАЗ 65225 устанавливается надрамник, на который крепится гидроманипуляторная установка ОМТЛ – 97. Надрамник состоит из двух продольных швеллеров, соединённых поперечинами. Необходимо из условия прочности рассчитать размеры поперечного сечения продольных балок, образующих надрамник. Расчёт производится по напряжениям изгиба при максимально допустимой нагрузке. При этом рассматривается положение стрелы гидроманипулятора, при котором она повёрнута на угол α к продольной оси автомобиля. Считается, что в таком положении вся нагрузка приходится на одну продольную балку рамы, (см. рисунок 13). Надрамник выполняется из стали 09Г2С и должна воспринимать 80% нагрузки. Коэффициент запаса прочности 1,5.

Рисунок 13 – Расчётное положение стрелы манипулятора

Проверка прочности рамы

Условие прочности балки по напряжениям изгиба записывается следующим образом:

,

где - максимальное напряжение изгиба в балке, МПа;

- допускаемое нормальное напряжение для данного материала, МПа.

Допускаемое напряжение вычисляется по формуле:

,

где - предел текучести данного материала (для стали 09Г2С ;

- коэффициент запаса прочности ().

(3.8)

Определение нагрузок действующих на балку

При расчёте на прочность считаем, что всю нагрузку воспринимает одна продольная балка. Расчётная схема балки с действующими на неё нагрузками представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Расчётная схема балки

- пара сил, создаваемых изгибающим моментом в местах расположения шпилек, крепящих кран к монтажной раме.

Изгибающий момент создаётся двумя силами: весом груза и весом гидроманипулятора

Будем рассчитывать раму при вылете стрелы манипулятора (максимальный вылет стрелы)

где - максимальный грузовой момент гидроманипулятора, Н∙м.

Центр тяжести гидроманипулятора находится на расстоянии от оси вращения крана

Вес гидроманипулятора: Р=mg

Расчёт изгибающего момента, созданного силами Р и Q

Силы , создаваемые изгибающим моментом, определим из следующих соотношений

Для расчёта напряжений изгиба необходимо построить эпюру изгибающих моментов. Для этого сначала из уравнений статики найдём реакции опор и . Уравнения статики для расчётной схемы (см. Рисунок 9) выглядят следующим образом:

Рисунок 9 – Расчётная схема реакций опор

Построение эпюры изгибающих моментов

Составляем уравнения изгибающего момента по участкам (см. Рисунок 10). Для этого на каждом участке вводим горизонтальную ось координат и записываем зависимость изгибающего момента от координаты

Рисунок 10 – Эпюра изгибающих моментов, действующих на балку

Определение нормальных напряжений изгиба для опасного сечения балки

Сечение балки надрамника представлено (см. Рисунок 11). Для определения момента сопротивления этого сечения нужно найти положение главных центральных осей инерции.

Рисунок 11 – Сечение балки надрамника (размеры указаны в мм)

Вычислим координаты центра тяжести сечения в осях X и Y. (см. Рисунок 11):

, (3.9)

, (3.10)

где , - координаты центра тяжести сечения, м;

, - статические моменты площади сечения относительно осей Х и Y, м³;

- полная площадь сечения, м².

F= 2,9·10^-3 м²

Определение статических моментов инерции

(3.11)

(3.12)

В соответствии с формулами 3.9, 3.10 получаем:

Рисунок 12 – Положение центральных осей швеллера

Расчёт момента инерции фигуры относительно центральных осей:

(3.13)

(3.14)

Вертикальный профиль

Горизонтальный профиль (2 профиля)

Моменты инерции фигур относительно центральных осей сечения

Определение главных центральных осей инерции U и V:

Главные центральные оси инерции сечения U и V повёрнуты на угол α=2,1° к центральным осям X_C, Y_C (см. Рисунок 13)

Определим момент инерции сечения относительно нейтральной оси V; I_XC < I_YC

Рисунок 13 – Положение главных осей инерции

Момент сопротивления сечения в максимально удалённой точке от нейтральной оси:

– координата по оси U максимально удалённой от нейтральной оси точки, определена графически

Максимальное нормальное напряжение от изгибающего момента:

(3.15)

В соответствии формулы 3.8 и 3.15 производится проверка прочности профиля надрамника:

Условие прочности выполняется

Дата добавления: 2015-08-31