Автор: Акамов Виталий Витальевич

Рубрика: Педагогика

Опубликовано в Молодой учёный №1 (1) декабрь 2008 г.

Статья просмотрена: 39 раз

Библиографическое описание:

Акамов В. В. Аксиологический аспект процесса подготовки будущего учителя физической культуры // Молодой ученый. — 2008. — №1. — С. 214-217.



УДК 631.356

проектирование фермных рам для транспортно-складского комплекса ремонтной базы РЖД

Филатова Светлана Алексеевна

Матыцин Вячеслав Васильевич

Хун Чхуннан (Королевство Камбоджа)

(Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище

имени генерала армии В. Ф. Маргелова, Россия, г. Рязань)

Аннотация. Статья посвящена анализу проектирования транспортеров манипуляторов с конструкцией рамы в виде пространственной фермы, основным этапам проектирования, наиболее часто встречающимся приёмам при проектировании арочных рам. Характеру и видам нагружения. Расположению конструктивных элементов в фермных рамах в зависимости от нагрузок, технологического оснащения производства.

Ключевые слова: фермные рамы, продольные и поперечные профильные схемы рам, асимметричная и симметричные схемы рам, виды нагружения арочных рам – изгиб и кручение.

В конце XX столетия в ремонтном машиностроении при создании транспортёров-манипуляторов наиболее востребованными были машины, имеющие рамы типа ферм. Их основным достоинством было высокая прочность при малых габаритах. Благодаря этому машины получались легкими и компактными.

Наивысшего расцвета конструкции рам с пространственной фермой достигли в картофелеуборочных комбайнах ККУ-2А (комбайн картофелеуборочный двухрядный). Он явился эталонным представителем машин с конструкцией рамы в виде фермы при максимальном весе 4,5 т, он принимал нагрузку от почвы на 1 га до 1 000 т, работая с тракторами класса 1,4 ÷ 3,0 тс.

Примерно в это же время транспортёры-манипуляторы, которые в базовой точке (склад) производили загрузку комплектующих деталей и узлов, производили их доставку к рабочим местам. Причём, загрузка могла производиться в любой последовательности, т.к. транспортёр-манипулятор мог в зависимости от программы раздачи комплектующих по рабочим местам перемещать их внутри себя по продольным транспортёрам и транспортёрам-накопителям. Общая технологическая схема транспортёра-манипулятора приведена на рис. 1, а схема его рамы в виде пространственной фермы  на рис. 2 [1].

1 – передняя опора; 2 – боковина рамной фермы; 3 – продольный транспортёр заднего направления в 1-м ярусе; 4 – продольный транспортёр переднего направления в 1-м ярусе; 5 – поперечный транспортёр-накопитель левого направления в 1-м ярусе; 6 – поперечный транспортёр-накопитель правого направления в 1-м ярусе; 7 – опорные колёса; 8 – элеватор; 9 – поперечный транспортёр-накопитель левого направления во 2-м ярусе; 10 – поперечный транспортёр-накопитель правого направления во 2-м ярусе; 11 – продольный транспортёр переднего направления во 2-м ярусе; 12 – продольный транспортёр заднего направления во 2-м ярусе; 13 – транспортёр подачи блоков на неподвижную часть; 14 – неподвижная часть телескопического транспортёра; 15 – подвижные части телескопического транспортёра.

Рисунок 1 – Общая схема подвижного транспортёра манипулятора

1 – передняя часть (прицеп); 2 – средняя часть; 3 – мост опорных колёс

Рисунок 2 – Симметричная схема рамы подвижного транспортёра манипулятора (b2 = b3)

При проектировочных расчетах были использованы расчётные схемы для ферм, приведённые на рис. 3.

а – вариант рамы подвижного транспортёра манипулятора в транспортном положении (вид сбоку);

б – вариант рамы подвижного транспортёра манипулятора в транспортном положении (вид сверху);

в – вариант рамы подвижного транспортёра манипулятора в рабочем положении с полным выдвижением манипулятора (вид сбоку);

г – вариант рамы подвижного транспортёра манипулятора в рабочем положении с полным выдвижением манипулятора (вид сверху);

GМ – вес машины; GТ – максимальный вес блоков на манипуляторе;

G1 – вес машины приходящийся на опорные колеса в транспортном режиме; G'1 – вес машины приходящийся на опорные колеса с полным выдвижением манипулятора; G2 – вес машины приходящийся на прицеп трактора транспортном режиме; G'2 – вес машины приходящийся на прицеп трактора рабочем режиме с полным выдвижением манипулятора; Fт – сила тяги трактора; Rк, R'к, Rпр, R'пр – соответственно опорные реакции колёс и прицепа в транспортном и рабочем положении;

Fск, F'ск – силы сопротивления качению колес транспортёра манипулятора в транспортном положении и соответственно в транспортном и в рабочем положении с полным выдвижением манипулятора; ЦТ – центр тяжести транспортёра манипулятора.

Рисунок 3 – Продольные схемы рам транспортёра манипулятора и их нагружение

Из приведённых схем видно, что самым опасным является рабочее положение с полным выдвижением манипулятора, т.к. масса манипулятора возрастает на 900 кг. Поэтому необходима проверка рамы транспортёра-манипулятора, состоящей из двух боковых ферм, основными элементами которых являются верхняя и нижняя обыкновенные трубы Ø 80 ГОСТ 3262-72, на прочность. Расчётная схема приведена на рис. 4.

а – результаты экспериментальных исследований;

б – расчётная схема вертикальных нагрузок рамы.

Рисунок 4 – Исходные данные и расчётная схема вертикальных нагрузок рамы транспортёра-манипулятора с max нагрузкой

Составим уравнения равновесия

ΣFY = RA – GМ – GК + RC = 0 (1)

ΣMA = – GМ·1,022 – GК 2,650 + RС·4,600 = 0. (2)

GМ = 3 600·9,81 = 35 316 Н, GК = 900·9,81 = 8 829 Н

Из 2-го уравнения

RC = (GМ·1,022 + GК 2,650)/6,4 = 12 932 Н

Из 1-го уравнения

RA = GМ + GМ – RC = 35 316 + 8 829 – 12 932 = 31 213 Н

На основании расчётов построим эпюры сил (рис. 5а) и моментов (рис. 5б)

Учитывая то, что рама транспортёра-манипулятора выполнена не на цилиндрических шарнирах, а с жесткой заделкой в т. А и D рис. 4 при малых поперечных углах наклона сохраняет равномерность распределения нагрузки между правой и левой полурамами, примем расчетный статический момент

М расч. стат. = ½ ΣМIImin = ½ · 31 900 = 15 950 Н·м.

Подберём момент сопротивления поперечного сечения исходя из допустимых напряжений изгиба при знакопеременных нагрузках [σиз]III = 1 200 кгс/см2 (120 МПа) для стали 09Г2С [1]

WX = М расч. стат. / 1 200 = 132,5 см3 = 0,000132 м3.

Таким моментом сопротивления обладают швеллеры № 18а ГОСТ 8240-72 (WX = 132 см3, табл. 42 с. 146[2]).

Рисунок 5 – Аналитическая расчётная схема арочного транспортёра-манипулятора и эпюры сил и моментов

По крутящим напряжениям, которые возникают в раме, можно воспользоваться допущением того, что крутящий момент в сечении равен половине веса транспортёра-манипулятора с полным выдвижением манипулятора (P ТМ = 4 500 кгс) на половину ширины рамы транспортёра-манипулятора (B = 1 600 мм)

MKP = PТМ · B = ½ 4 500 · ½ 160 = 180 000 кгс см = 18 000 Н м

Суммарный момент сопротивления кручения профилей рамы из профилей в виде швеллеров составит:

ΣWК = 2 JК/ B'= 140 905 / 85 = 1 657 см3 = 0,0165 м3

Определим напряжения кручения, возникающие в профилях:

τ = MKP / ΣWК = 180 000 / 1 657 = 108,63 кгс/см2 =

= 10 863 000 Па = 10,86 МПа << [τ] = 60 МПа

Однако данные профили сводят пространственную конструкцию к плоской, поэтому воспользуемся теоремой Штейнера, разнеся стандартные круглые трубы на 800 мм (рис. 4а).

Рама собирается из стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3262-75)[3]: наружный диаметр DH = 101,3 мм; толщина стенки s = 4,0 мм; площадь поперечного сечения S = 12,22 см2; масса 1 м – 10,85 кг.

JX = π RH3s = 1,62 10 -7 м4

WX = π RH2s = 3,2 10 -5 м4

При разнесении на 800 мм они соответственно составят:

JX = π RH3s + S ½ HP = 1,97 10 -5 м4

WX = JX / yА = 4,39 10 -4 м4

Из принятого условия нейтральная ось в сечении BB' пройдет на расстоянии yА = 45 см от нейтральных осей труб.

Наибольший изгибающий момент в сечении рамы равен 31 900 Н·м, учитывая то, что рама транспортёра-манипулятора установлена в расчётной схеме на шарнирах в т. А и D рис. 5, и при малых поперечных углах наклона сохраняет равномерность распределения нагрузки между правой и левой полурамами, примем расчетный статический момент

М расч. стат. = ½ ΣМIImin = ½ · 31 900 = 15 950 Н·м.

таким образом для водогазопроводных труб (ГОСТ 3262 – 75), изготовленных из стали 08 (ГОСТ 1050 – 74) [4] при допустимых напряжениях изгиба [σИЗ]II[5] = = 850 кгс/см2 (допустимые напряжения), момент сопротивлению изгибу в вертикальной плоскости относительно оси 0X составит:

MX ИЗ max

WX РАСЧ = ———— = 1, 87 10 - 4 м3

ИЗ]II

Учитывая, что WX >WX РАСЧ, то данная ферма имеет запас прочности 2,3, что позволяет использовать все толщины труб условным проходом 90 мм. Из принятого условия, нейтральная ось в сечении BB' пройдет на расстоянии 45,51 см от нейтральных осей труб (рис. 6).

Рисунок 6 – Расположение несущих труб в арке фермной рамы.

Реальные напряжения изгибу составят

MX ИЗ max

σИЗ = ———— = 36,33 · 106 МПа

WX

Расчетный момент сопротивления составит

WК расч = 2JК / rBB' = 11,2 10 – 4 м4,

и напряжения от кручения составят

τ = MKP / ΣWК = 16,07 МПа << [τ] = 90 МПа

что значительно меньше требуемого по прочностным расчетам.

Проведем проверку прочности по теориям прочности:

– по теории наибольших нормальных напряжений

σ ЭКВ = 42,4 МПа < [σ] = 85 МПа

– по теории наибольших удлинений

σ ЭКВ = 44,2 МПа < [σ] = 85 МПа

– по теории наибольших касательных напряжений

σ ЭКВ == 48,5 МПа < [σ] = 85 МПа

– по энергетической теории

σ ЭКВ == 45,7 МПа < [σ] = 85 МПа

Таким образом, основными особенностями проектирования фермных рам для транспортно-складского комплекса ремонтной базы РЖД являются:

1) выбор основного конструктивного элемента для формирования боковых ферм рамы;

2) определение величины разноса верхнего и нижнего элемента ферм;

3) проверка по теориям прочности с учётом нормальных и касательных напряжений.

Список источников

1. Кущев И.Е. Разработка разветвляющейся технологии уборки картофеля с обоснованием параметров и режимов работы сепарирующих устройств Дисс. на соиск. учён. степ. д.т.н. по спец. 05.20.01 – Рязань: Отделение полиграфии ИТО РИПЭ Минюста России 1999. – 467 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп., – М.: Машиностроение, 1979. – 728 с., ил.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.3. – 5-е изд., перераб. и доп., – М.: Машиностроение, 1979. – 557 с., ил.

4. Филатова С.А., Сороковых Н.В. Техническая механика. Сопротивление материалов. Расчёты элементов конструкций ВВТ при различных видах деформаций. – Рязань: РВВДКУ, 2012. – 90с.


[1] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 728 с. (табл. 20 механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей, с. 88)

[2] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 728 с. (табл. 41 Балки двутавровые, с. 144)

[3] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 3. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 557 с. (229 с.)

[4] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 728 с. (86 с.)

[5] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 728 с. (84 с. табл. 14 – II – переменная)

Основные термины (генерируются автоматически): физической культуры, физической культуры, учителя физической культуры, учителя физической культуры, будущего учителя физической, будущего учителя физической, ценности физической культуры, факультете физической культуры, физической культуры личности, ценностей физической культуры, сфере физической культуры, физического воспитания, факультета физической культуры, профессии учителя физической, формирования личности студента, результатов физической подготовленности, Похожая статья, культуры речи будущего, образовательных учреждениях, отношения человека.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос