Разработка оборудования для вырезки балласта на базе машины ЩОМ-Д

border="0" /> (принята конструктивно); - угол захвата, т.е. угол установки отвала в горизонтальной плоскости, .

.

По формуле (2.5):

.

Сопротивление перемещению призмы волочения Wп2, Н:

, (2.7)

где - плотность грунта, ; g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; f – коэффициент внутреннего трения асбеста, f = 0,7; vп – объем призмы перемещаемой отвалом, м3.

, (2.8)

где - угол естественного откоса, .

.

По формуле (2.7):

.

Сопротивление перемещению призмы волочения вверх от отвала Wп3, Н:

, (2.9)

где f1 – коэффициент трения асбеста об сталь, f1 = 0,5.

Сопротивление перемещению призмы волочения вдоль от отвала Wп4, Н:

, (2.10)

где - угол наклона отвала к горизонту, .

По формуле (2.4):

Wп = 68256+3571+1785,5+2065 = 75677,5 Н.

Проекция на ось пути всех сопротивлений, действующих на один отвал , Н:

, (2.11)

где - угол между осью пути и отвалом, .

.

Усилие необходимое для прижатия отвала F0, Н:

, (2.12)

.

2.2 Мощность привода

Для определения мощности привода механизмов, имеющих в качестве силового звена гидроцилиндр, необходимо найти усилие, действующее на гидроцилиндр, и скорость перемещения штока гидроцилиндра.

2.2.1 Определение мощности привода гидроцилиндра выноса несущих рам

Определение усилия проведем в случае, когда отвал заглублен в призму в вертикальной плоскости на 0,09 м.

Усилие определяем по расчетной схеме (рисунок 7).

Рисунок 7 – Расчетная схема к определению усилия в гидроцилиндре подъема

Усилие в гидроцилиндре подъема несущих рам Fгц, Н [19]:

, (2.13)

где G0 – масса отвала с креплением, G0=10000 H (определено предварительно); GНР – масса несущей рамы, GНР = 12000 Н; F0 – усилие прижатия одного отвала, F0 = 26756,05 Н.

.

Внутренний диаметр цилиндра Dц, м:

, (2.14)

где - гидромеханический КПД цилиндра, ; - рабочее давление, .

.

Для определения хода гидроцилиндра рассмотрим расчетную схему (рисунок 8).

Ход гидроцилиндра выноса несущих рам Хгц, мм:

, (2.15)

где - длины гидроцилиндра в крайних положениях, определенных графическим способом, мм;

- масштаб расчетной схемы, .

.

По диаметру и ходу поршня выбираем гидроцилиндр [13]: ГЦО – 4 – 60 – 30 – 700,

где ГЦО – гидроцилиндр;

4 – исполнение по типу крепления (на проушине);

60 – диаметр поршня, мм;

30 – диаметр штока, мм;

700 – ход штока, мм.

Рисунок 8 – Расчетная схема к определению хода гидроцилиндра выноса несущих рам

Вывод: гидроцилиндры оставляем штатные; расчет рамы и шарниров можно не делать, т.к. они спроектированы со значительным запасом.

Скорость установки отвала не связана с рабочей скоростью машины, поэтому скорость принимаем равной для удобства регулирования положения отвала.

Расход жидкости при подаче в поршневую полость Q, м3/с:

, (2.16)

где Ап – рабочая площадь поршня, м2:

, (2.17)

.

По формуле (2.16):

.

Мощность, необходимая для привода цилиндра P, Вт:

, (2.18)

.

Выбор диаметра трубопроводов определяется ограничением скорости рабочей жидкости. В напорном трубопроводе скорость движения. Диаметр трубопровода dтр, м:

, (2.19)

.

Принимаем диаметр трубопроводов по ГОСТ 8734 – 75: dтр = 9 мм.

2.3 Выбор и расчет элементов рабочего оборудования

Цель расчета – определить опасные сечения и проверить их на прочность, либо подобрать сечение.

2.3.1 Расчет сечения отвала

Рисунок 9 – Расчетная схема к расчету отвала

Момент сопротивления W, см3 [15]:

, (2.20)

, (2.21)

где - допускаемые напряжения при изгибе, Ст35 - = 290МПа; М – изгибающий момент, .

, (2.22)

.

, (2.23)

.

По формулам (2.20) и (2.21):

,

.

Момент сопротивлений балки Wx1, Wy2, :

, (2.24)

, (2.25)

где толщина стенки по ширине и ширина балки, (рисунок 10); высота балки и толщина стенки по высоте, .

Рисунок 10 – Балка

Из формул (2.24) и (2.25) следует:

; (2.26)

; (2.27)

;

.

Рисунок 11 – Расчетная схема сечения отвала

2.3.2 Определение количества болтов крепления ножа отвала

Суммарное усилие действующее на болты , Н (рисунок 12):

, (2.28)

где усилие необходимое для прижатия отвала, Н; суммарное сопротивление, действующее на отвал, Н.

.

По суммарному усилию, действующему на отвал, принимаем диаметр болта .

Количество болтов из условия среза , шт.:

, (2.29)

где допускаемое напряжение при срезе, (Ст35) .

Принимаем .

2.3.3 Расчет поперечины, соединяющей отвалы

Рисунок 13 – Схема к расчету поперечины соединяющей отвалы

Определим поперечные размеры стержня, соединяющего отвалы.

Сжимающая сила на стержне поперечины :

, (2.30)

.

Требуемая площадь поперечного сечения стержня поперечины :

, (2.31)

где допускаемое напряжение при сжатии, (Ст35) .

.

Принимаем круглое сечение стержня поперечины (рисунок 14).

Рисунок 14 – Поперечное сечение поперечины

Диаметр стержня dст, м:

, (2.32)

.

2.3.4 Расчет на прочность колонн, на которых установлены отвалы

Момент сопротивления W, см3:

; (2.33)

, (2.34)

где допускаемое напряжение при изгибе, (Ст35 – нормализация, нагрузка переменная) ; изгибающий момент, .

Рисунок 15 – Схема к расчету колонны

, (2.35)

.

По формуле (2.34):

.

Из формулы (2.33) диаметр колонны