3.2 Расчёт тяговой рамы

При расчёте тяговой рамы для расчётного положения принимаю, что на неё действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации. При этом сочетание возможных нагрузок выбирается таким, чтобы тяговая рама находилась в наиболее благоприятных условиях. Такие условия возникают, если нож отвала автогрейдера в процессе резания встречает поверхностный слой более плотного грунта или под плотным слоем оказывается более рыхлый. При этом реакция грунта Z на площадку затупления ножа О оказывается меньше, чем составляющая Р_в от силы Р, действующей по нормали к ножу (рис.10). В силу этого суммарная сила Р_z действует вниз, вызывая самозатягивание отвала в грунт. Ведущие колёса автогрейдера находятся на пределе полного буксования.

Рис.10. Схема сил

Схема нагружения автогрейдера при расчёте тяговой рамы показана на рис.11. На конце режущей кромки О ножа отвала действуют усилия Р_x, Р_y, Р_z. Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на прочность тяговой рамы оказывают усилия Р_x и Р_z. Поэтому рассматриваем случай, когда автогрейдер находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные усилия достигают максимальных величин. В условных точках О₂ и О₂ задних мостов действуют вертикальные реакции Z_2п и Z_2л и силы тяги X_2п и X_2л. Кроме того, на задних мостах за счёт упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y₂ (на создание её усилий сцепление не расходуется). Передним мостом воспринимается боковая реакция Y₁ по пределу сцепления. В точках О₁ и О₁ действуют реакции Z_1п и Z_1л в центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса G и равнодействующая инерционных сил Р_и подсчитываемая по формуле:

где К_Д = 1,5 - коэффициент динамичности, принимаемый для первого расчётного положения;

И_max = 0,85 -максимальный коэффициент использования сцепного веса;

G₂ = 76,2кН - сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на задний мост.

Рис.11 Схема сил для расчёта тяговой рамы

Составляя уравнения равновесия, получаем выражение для определения неизвестных сил:

?X = 0:

После подстановки значения Р_х получаем:

Реакцию Z_2л находим из уравнения:

Реакцию Z_2п находим из уравнения:

Значение Y₁ подсчитываем по выражению:

где - максимальный коэффициент бокового сдвига

(f = 0,05 - коэффициент сопротивления перекатыванию)

Значение Y₂ подсчитываем по выражению:

Остальные реакции колёс находим из уравнений:

Боковую реакцию грунта находим из уравнения

?Y = 0: Y₂ + P_y - Y₁ = 0

P_y = Y₁ - Y₂ = 25 - 16 = 9кН

Усилия в шаровом шарнире О₄ определяем с помощью схемы на рис.12

Рис.12 Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

?X = 0: Х₄ = Р_x = 94,5кН

,

,

Заменяя шарнир О₄ равновеликой системой сил Х₄, Y₄, Z₄, можно рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q. Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сечении I-I с наибольшим плечом n. На это сечение будут воздействовать:

- изгибающий момент

- изгибающий момент

- растягивающее усилие

Для расчёта профиля, составленного из двух стандартных, выбираю швеллер №24а с размерами Ј_х1 = Ј_х2 = 3180 см⁴, Ј_y1 = Ј_y2 = 254 см⁴, h = 24см, b=9,5 см, х₀ = 2,67 см, F = 32,9 см²

Задаваясь параметрами и типом сечения рис.13, определяем возникающие в нём напряжения:

При этом должно выполняться условие:

При этом должно выполняться условие

Рис.13 Поперечное сечение тяговой рамы.