Дослідженння впливу форми і параметрів перерізу на напружено-деформований стан телескопічних кранових стріл

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Стан питання з конструювання та розрахунку телескопічних кранових стріл

1.1 Особливості навантаження металевої конструкції телескопічних кранових стріл

1.2 Різновиди виконання телескопічних стріл за поперечним перерізом

1.3 Завдання які потрібно вирішити у магістерській роботі

2. Напружено-деформований стан телескопічних кранових стріл

2.1 Напружений стан металевої конструкції телескопічних стріл від зовнішніх напружень

2.2 Місцева навантаженість від тиску опорних елементів секцій стріли

2.2.1 Розподіл тисків у секціях під опорними елементами

2.2.2 Визначення напружено-деформованого стану секцій стріли від тисків спірних елементів методом кінцевих елементів

2.3 Аналіз місцевої і сумарної навантаженості стріл з різними поперечними перерізами

3. Урахування впливу загального згинання на локальне випинання елементів стріли

3.1 Подовжньо-поперечне згинання стріли у площині підвісу вантажу

3.1.1 Матриця жорсткості окремої пластини

3.2 Локальне випинання елементів стріли з урахуванням загального згинання

3.2.1 Критичне навантаження місцевої втрати стійкості

3.2.2 Загальний докритичний вигин

3.2.3 Загальний вигин після місцевого випирання

3.3 Приклад розрахунку місцевої стійкості телескопічної стріли крана КС-5473В з врахуванням загального вигину

3.3.1 Телескопічні стріли вантажопідємних кранів

3.3.2 Поздовжньо-поперечний вигин телескопічної стріли в площині підвісу вантажу

3.3.3 Приклад розрахунку телескопічної стріли крану КС-5473В

4. Обов'язки та права відповідальних працівників, відповідальних за безпечне проведення робіт з переміщення вантажів стріловими кранами та роботі на них

5. Економічно-теоретичне обґрунтування доцільності використання телескопічних стріл оптимального перетину

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ



ВСТУП

Зростаючі вимоги зниження матеріаломісткості конструкцій і споруд привели до широкого поширення і використання тонкостінних конструкцій - оболонок, підкріплених пластин, балок відкритого і замкнутого профілю, стійок, складених з тонких пластин. Разом з економічністю, зазначені конструкції привертають увагу конструкторів відносною простотою і технологічними перевагами.

У світовій інженерній практиці в різних галузях машинобудування і в будівництві отримали застосування холоднокатані профілі, що використовуються як тонкостінні стержні різноманітних поперечних перерізів з відкритим або закритим контуром (шляхом зварювання декількох профілів). Використання холоднокатаних профілів з мінімальними ваговими характеристиками за рахунок раціонального розподілу металу в поперечному перерізі дозволяє створювати конструкції, близькі до оптимальних за вагою.

Однак зі зменшенням товщини елементів тонкостінних профілів починають проявлятися такі особливості їхньої поведінки, які не відбиваються класичною теорією тонкостінних стрижнів, заснованої на гіпотезі не деформованого контуру поперечного перерізу. Для стиснутих елементів можливість деформації контуру поперечного перерізу проявляється у формі місцевої втрати стійкості. Місцеві та загальні форми випинання можуть складним чином впливати один на одного, і цей взаємовплив виявляється важливим фактором, що визначає несучу здатність. Завдання про вплив місцевого випинання стінок стисненого стержня на подальшу спільну стійкість має давню історію.

Актуальність теми. Специфікою сучасного будівництва є підвищена концентрація засобів механізації в ущільнених умовах ведення будівельно-монтажних робіт. Значне місце належить автомобільним кранам, які широко використовуються при виконанні будівельно-монтажних робіт. Надійність робочого процесу, висота підйому, вантажопідйомність, значною мірою залежить від стрілового обладнання автокрану. Особливість роботи цього обладнання полягає у конструктивному виконанні самої телескопічної стріли та їх поперечних перерізів. Між тим вихід із ладу стріл має місце, а відмінність між перерізами секцій засвідчують відсутність загальноприйнятої методики їх розрахунку та конструювання.

Вирішення проблеми криється в застосуванні більш наближених моделей, що адекватно відображають напружений стан стріл, в тому числі врахування можливих коливань стріли під час підйому вантажу. Потреба наукового обґрунтування раціональної перерізу конструкції телескопічної стріли і актуальність та напрямок даного дослідження.

Мета. Метою дослідження є визначення найбільш раціонального перерізу конструкції телескопічної стріли на основі дослідження напружено-деформованого стану навантаження стріли, в різних умовах її роботи.

1. Стан питання з конструювання та розрахунку телескопічних кранових стріл

1.1 Особливості навантаження металевої конструкції телескопічних кранових стріл

телескопічний крановий стріла переріз

На кранах встановлюється стрілове або башто-стрілове обладнання. Стрілове обладнання може бути не висувним, висувним і телескопічним.

Відмітна особливість телескопічних стріл - можливість їх подовження з підвішеним на гаку вантажем. Телескопічна стріла складається з основної і однієї - чотирьох висувних секцій, виконаних у вигляді балкових конструкцій або ґратчастих ферм коробчастого перетину. На гідравлічних кранах в основному застосовують стріли з жорсткою підвіскою за допомогою гідроциліндрів, з'єднаних з основною секцією і поворотною платформою. Телескопічна стріла (рис. 1.1) включає в себе дві висувні секції і подовжувальні секцію. Секції висуваються за допомогою гідроциліндра і каната, а всі секції щодо основної - за допомогою гідроциліндра.

На секціях передбачені опорні елементи, які служать для направлення секцій стріли при її телескопуванні.



Рис.1.1 Схема телескопічної стріли:

1 - відвідний блок; 2 - основна секція; 312 - верхні і нижні опорні елементи секцій, 4 - вантажний канат; 5,6 - гідроциліндри; 7 - канат; 8,9 - висувні секції; 10 - подовжувальна секція; 11 - обвідний блок; 13 - вушко; 14 - гідроциліндр підйому стріли; 15 - п'ята стріла.

Крім маси крана, вантажу і ванатажозахватуючих пристосувань, на кран діють різні зовнішні навантаження:

- інерційні сили, що виникають при переміщення крана (пуск, гальмування);

- доцентрові сили, що виникають при русі поворотної частини крана;

- вітрове навантаження при тиску вітру на вантаж і елементи крана;

- кут нахилу площини, на якій стоїть кран і ін..

Ефект дії зовнішнього навантаження залежить не тільки від його величини, але й від точки прикладання. Чим далі розміщується точка прикладання сили від ребра перевертання, тим більшим є ефект її дії, тому дія навантаження на кран характеризується моментами діючих сил.

При встановленні кранів під нахилом значно зменшується Му внаслідок скорочення відстані від центру ваги крана до ребра перекидання. При таких умовах кран установлюють на аутригери . Нахил не повинен перевищувати .

Кран перекинеться тоді, коли несприятливі чинники діють на його стійкість одночасно. Тому крани проектують з таким розрахунком, щоб за будь-яких умов як у робочому, так і не у робочому стані була забезпечена їх стійкість.

Отже, всі зовнішні навантаження, які прикладаються за межами опорного контуру, створюють перекидаючий момент М_п відносно цього контуру.

Місцеві навантаження, що виникають в елементах телескопічних стріл кранів від дії зосереджених тисків опорних вузлів секцій, сумарні напруженнями від загального вигину стріли як консольної балки і навіть можуть істотно перевершувати їх. Тому в практиці експлуатації кранів спостерігалися випадки руйнувань поясних швів і пластичних деформацій поясів і бокових стінок секцій в зонах найбільших тисків опорних вузлів секцій. Очевидно, на рівень місцевих напружень, крім величини тиску опорного вузла, великий вплив здійснюють конструктивні фактори: тип опорного вузла (ковзуни, роликоопори); ексцентриситет дії тиску опорного вузла відносно осі симетрії бічної стінки; форма і співвідношення геометричних параметрів поперечних перерізів секцій.



А)



Б)

Рис. 1.2 Навантаження по ширині ролика при навантаженні зовні (а) і з середини (б)



Рис. 1.3. Навантаження по довжині ковзуна при його розташуванні під бічної стінкою секції стріли (навантаження зовні)



Рис. 1.4. Навантаження в зоні контакту з поясом ковзуна при навантаженні з середини контуру поперечного перерізу стріли

Надійна і довговічна робота крана в великій мірі залежить від якості металевої конструкції, що складається з безлічі вузлів і деталей. До деталей металоконструкцій висувають певні вимоги. Для виготовлення металевих конструкцій кранів застосовують сортовий прокат з вуглецевих і низьколегованих сталей.

Для виготовлення кранових металоконструкцій застосовують сталь вуглецеву звичайної якості і низьколеговану. Для несучих елементів кранів зазвичай застосовують спокійну чи напівспокійну сталь, як найбільш відповідає за умовами наклепу. Киплячу сталь в кранових конструкціях застосовують для допоміжних елементів, таких, як сходи, поручні, майданчики, обшивка кабін і т.д.

Таблиця 1. 1

Значення межі міцності при розтягуванні ??_р і межі плинності ??_п, які найчастіше використовуються при конструктивному машинобудівницітві кранових стріл.

Марка сталі	Твердість	??р, МПа	??п, МПа
Сталь I2XH3A	260	950	700
Сталь 40ХН	240	820	640
Сталь 20Х	197	650	400
Ст 6	200	650	330
Сталь 30ХГТ	320	1150	950

1.2 Різновиди виконання телескопічних стріл за поперечним перерізом

Найбільш прогресивним переріз в даний час вважається овоїдна форма, яка зображені на рис.1.5. поруч з іншими перетинами стрілових кранів.

Використання овоїдного перерізу обумовлено їх перевагами.

Головна перевага овоїдного профілю - підвищення міцності стріл автокранів та іншої техніки, де застосовується даний тип профілю.

Міцність стріл з овоїдного профілю перевищує дані показники у моделей з гнутим і коробчастим профілем. Це значно покращує експлуатаційні параметри автокрана.

Також підвищується коефіцієнт стійкості нижнього поясу при поздовжньому стисканні. Автокрани з овоїдними стрілами можуть піднімати екстремально важкі вантажі.

До нижнього поясу кріпляться спеціальні опори секцій, які називаються ковзунами. Вони надають стабільність конструкції з овоїдним профілем і підвищують його міцність.

Використання овоїдного профілю дозволяє:

- поліпшити показники міцності стріли без підвищення її ваги;

- підвищити параметри жорсткості стріли;

- збільшити вантажовисотні показники кранової установки, що особливо актуально для середніх вильотів.

Підвищення показників міцності стріли стає можливим завдяки унікальній формі овоїдного профілю. Якщо гексагональна стріла підвищує масу стріли, то овоїдний профіль не впливає на параметри ваги, збільшуючи при цьому вантажовисотні показники.

Підвищення жорсткості стріли скорочує бічні навантаження на силові елементи крана, збільшуючи його витривалість, експлуатаційні параметри. Знижується прогин стріли при повороті і підйомі вантажів. Процес телескопування при цьому значно полегшується, підвищується точність позиціонування переміщуваного вантажу.

Але, незважаючи на це, стріли з іншим профілів широко використовуються у російськими та іноземними виробниками. Так, прямокутний перетин, незважаючи на його простоту, до теперішнього часу широко використовується не тільки на вітчизняних автокранах, але і за кордоном.

Частка телескопічних стріл кранів зарубіжних заводів-виробників складає близько 90% від обсягу ринку України. На території України представлені наступні закордонні заводи-виробники: Liebherr, Potain, Terex, Saez, GC spa, Alfa, Linden Comansa, Eurogru, Condecta, Zeppelin, Comedil, Raimondi, SanMarco, Wolff, Wilbert і виробництва КНР (XCMG, Changsha, Zoomlion, Heavy Industry, Fangyan Group).

Вибір геометрії перетинів визначається можливостями технології виробництва, компонуванням складальних елементів, рівнем трудомісткості, ваговими і габаритами обмеженнями, співвідношенням навантаженості секцій в площині підвісу і з площини підвісу. За всіма вказаними факторами стріли з овоїдними поперечними перетинами мають переваги в порівнянні зі стрілами, що мають коробчасті перетини. Головні плюси овоїдного перетину - великий коефіцієнт місцевої стійкості, високі властивості міцності, порівняно низька металоємність.

З метою зниження ваги можливо використання високоміцних сталей з дрібнозернистою структурою, при цьому висока здатність навантаження цих сталей може бути реалізована тільки при відсутності можливості появи ризику тріщини (місцевої втрати стійкості) щодо тонких стінок поперечного перерізу стріли, при перевірці місцевої стійкості повинні враховуватися як поздовжні зусилля в стрілі, гак і зусилля, що діють в направленість поперек стріли.



U-подібна (овоїдна)

прямокутна (коробчаста)



Трапецеїдальна

Рис.1.5. Перспективні поперечні перерізи телескопічних стріл

Випробування показали, що кран з овоїдною стрілою на однаковому вильоті піднімає на 1,5 - 2 тони більше. Таким чином, перехід на овоїдний перетин стріл дозволило підняти вантажо-висотних характеристик крану в порівнянні з краном багатогранного гнутого профілю на робочий виліт до 20-30%.

Але і коробчасту стрілу рано скидати з рахунків, її потенціал не вичерпаний. Очевидно, що вона довго ще буде залишатися в бюджетному сегменті вітчизняних кранів малої вантажопідйомності. Американська Кранобудівна фірма Manitex з успіхом використовує цю конструкцію на кранах г / п до 45 т. Коробчастий профіль застосовують виробники короткобазних кранів - Terex, Grove, Tadano, Kato на кранах г / п до 80 т, а також численні виробники кранів-маніпуляторів

Метою роботи є використання найбільш раціонального перерізу телескопічної стріли який буде задовольняти наступним пунктам:

- форм секції стріли повинна бути економічно виправданою технологією на виробництві;

- повинні бути спроектовані для зменшення контактних сил між окремими телескопічними секціями

- між секціями стріли, а також між секціями і легкими опорами повинні бути невеликі зазори для забезпечення бічної стійкості і малого кута закручування.

1.3 Завдання які потрібно вирішити у магістерській роботі

Для досягнення поставленої мети сформовані наступні завдання:

- проаналізувати та оцінити різновиди виконання телескопічних стріл за поперечним перерізом;

- проаналізувати напружений стан металевої конструкцій телескопічних стріл від зовнішніх напружень;

- провести теоретичні дослідження напружено-деформованого стану секцій телескопічної стріли;

- дослідити вплив загального згинання на локальне випинання елементів стріли;

- здійснити практичну реалізацію результатів досліджень на прикладі телескопічної стріли крана КС-5473В.

Об'єкт дослідження. Форма перерізу телескопічної стріли при роботі з вантажами.

Предмет дослідження. Параметри перерізу стрілового телескопічного обладнання, що знаходиться в напружено-деформованому стані.

Практичне значення. Запропонований найбільш раціональний переріз телескопічної кранової стріли. Обґрунтована раціональна конструкція перерізу телескопічної стріли дає можливість значно підвищити довговічність стрілового обладнання, забезпечити робочу спроможність, висоту підйому та вантажопідйомність крану.

Структура та обсяг магістерської роботи. Магістерська робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел. Загальний обсяг магістерської роботи складає 100 сторінок, містить 23 рисунків, 7 таблиць.

2 

2. Напружено-деформований стан телескопічних кранових стріл

2.1 Напружений стан металевої конструкції телескопічних стріл від зовнішніх напружень

На рис.2.1. схема навантаження телескопічної стріли вертикальної зосередженої силою F, яка додається до її вільного кінця, з епюрами відповідних згинальних моментів (верхня епюра - для телескопічної стріли з висунутими в крайнє положення усіма її висувними секціями, нижня епюра - для телескопічної стріли з висунутою в крайнє положення тільки її замикає висувною секцією, механічні подовжувачі відсутні, А - точка докладання вертикальної зосередженої силою F до вільного кінця телескопічної стріли з висунуті ми в крайнє положення усіма її висувними секціями, Б - точка защемлення першої висувної секції телескопічної стріли в порожнині її виносної секції в зазначеному положенні, l - виліт телескопічної стріли, М - згинальний момент).

Як видно з наведеної на зазначеній фігурі верхній епюри, обумовлений дією навантажувальної сили згинальний момент в точці А її застосування дорівнює нулю і лінійно зростає за абсолютною величиною до максимального значення в точці Б защемлення консольної балки.

Матеріал і геометричні розміри поперечних перерізів всіх висувних секцій 2-5 телескопічної частини заявляється вантажопідйомної стріли 1 вибрані з урахуванням фактичної зміни по її довжині згинального моменту, обумовленого дією експлуатаційного навантаження, і забезпечення, приблизно, дорівнює здатності опору їх конструкції зазначеного силового впливу.

Зазначений підхід дозволяє мінімізувати відповідним чином габарити і масу конструкції даної частини заявляється вантажопідйомної стріли.

Однак він може бути реалізований тільки при гарантованому забезпеченні необхідної послідовності висунення і втягування висувних секцій телескопічної стріли при одночасній подачі робочої рідини в відповідні поршневі, або штокові порожнини гідроциліндрів їх приводу. При збільшенні вильоту телескопічної стріли вона спочатку повинна висуватися її перша висувна секція 2, а за нею послідовно друга, третя і замикає висувні секції 3, 4 і 5. Втягування висувних секцій 2-5 телескопічної стріли при зменшенні її вильоту повинно здійснюватися в зворотному порядку , починаючи з замикає висувної секції 5.

Якщо з яких-небудь причин зазначена черговість висування або втягування зазначених висувних секцій 2-5 телескопічної стріли буде порушена, то діючі на ряд з них експлуатаційні навантаження можуть значно перевищити їх несучу здатність (див. наведену на рис.2.1 нижню епюру), що неминуче спричинить за собою поломку зазначеної стріли.



Рис. 2.1. Схема навантаження телескопічної стріли вертикальної зосередженої силою F, яка додається до її вільного кінця, з епюрами відповідних згинальних моментів

Для телескопічних кранових стріл характерна відсутність лінійної пропорційності між діючою навантаженням і деформаціями. Причиною виникнення нелінійних деформацій є поздовжньо-поперечний вигин, випробовуваний має значну гнучкість стріли. Збільшені внаслідок відхилення від лінійності деформації і викликані ними деформаційні добавки згинального моменту від дії стискання сили, для якої прогин стріли є ексцентриситетом тому, істотно підвищують сумарні напруження в елементах стріли [1, 2].

Для прикладу на рис. 2.2 представлений зовнішній вигляд і схема пружних переміщень елементів деформованої телескопічної стріли в площині її коливання.

У магістерській роботі будемо розглядати дію двох основних силових факторів в площині гойдання - згинального моменту M_Z від статичних навантажень і деформаційної добавки згинального моменту в цій же площині від дії стискаючої сили, для якої прогин стріли є ексцентриситетом.

Деформації стріли визначаються без врахування впливу перерізуючої сили, що цілком виправдано, оскільки облік впливу перерізуючої сили призводить, як відомо, до вельми незначного збільшення прогину. Кути повороту поперечних перерізів стріли вважаються нехтуючо малими, в результаті чого пружні прогини стріли визначаються виходячи із загальновідомих положень опору матеріалів.

Визначення пружних відхилень від лінійності деформацій

У площині гойдання стріла є двохопорною балкою з розвиненою консольною частиною (рис. 2.3). Опорами першої (кореневої) секції є корінний шарнір на рамі базової машини і шток гідроциліндра. На кінці консольної частини першої секції довжиною l_1k шарнірно закріплена друга секція довжиною l_2k і т.д.

a)



б)

Рис. 2.2. Зовнішній вигляд і схема пружних переміщень елементів деформування телескопічної стріли

При заданих геометричних параметрах стріли нормальні вигини напруження залежать від зовнішніх навантажень і деформацій, викликаних цими навантаженнями.

Вага опорних вузлів секцій створює в небезпечному перетині згинальні моменти Mz і Mz. Загальний вигинальний момент в небезпечному перерізі по недеформованій системі (рис.2.3) дорівнює:



Рис. 2.3 Розрахункова схема стріли в площині гойдання і навантаження недеформованого стану

Первісна епюра згинальних моментів , діючих на стрілу в площині гойдання, показана на рис. 2.4 а. Розрахункове значення цих моментів для першої (кореневої), другої, третьої і четвертої секції позначаємо відповідно , , , . Стріла також сприймає повздовжні знижуючі сили N.

Під дією згинальних моментів консольна частина стріли (рис. 2.4 б), вешини секції стріли отримують прогини відповідно ?_Z1, ?_Z2, ?_Z3, ?_Z4. В результаті цього виникає вигинаючий деформаційний момент від сили N, плечем якої є прогин стріли. Епюра деформаційного моменту показана на рис. 2.4 в де значення:

;

;

;

;

;

Рис.2.4. Схема навантаження стріли в недеформованому стані (а), прогин стріли (б), епюри деформаційного (в) і сумарного (г) вигинаючих моментів

Після деформації стріла буде навантажена епюр згинальних сумарний них моментів (рис. 2.4 г), що складаються з початкових вигинаючих моментів і деформаційних добавок:



;

;

;

;

;

Дія на стрілу сумарного моменту M_Z (рис. 2.4 г), який чисельно більше початкового (рис. 2.4 а), призведе до збільшення прогину, що в свою чергу призведе до подальшого зростання деформаційного моменту і т.д. Обчислення повторюються до тих пір, поки не буде досягнута необхідна точність розрахунку.

Епюра сумарного моменту (рис. 2.4 г) на ділянці стріли, що дорівнює довжині однієї секції, незначно відрізняється від прямолінійності. В цілях

істотного спрощення розрахунку без шкоди для точності одержуваних результатів крива M_Z, що окреслює епюри на рис. 2.4 г, може бути замінена ламаною лінією з лінійним законом зміни вигинаючого моменту в межах однієї секції (пунктирні лінії на рис. 2.4 г). При цьому значення моменту M_Z на межах секцій є точними, а вищенаведений підхід дає рішення «в запас».

2.2 Місцева навантаженість від тиску опорних елементів секцій стріли

Розрахунки напружено-деформованого стану металоконструкцій телескопічних кранових стріл від дії зовнішніх навантажень не викликають принципових труднощів, оскільки стріла, що представляє собою стисло-зігнутий стрижень змінної жорсткості, з точки зору розрахунку внутрішніх силових факторів є статично визначної конструкцією, а навантаження і деформація її описуються порівняно нескладними рівняннями. В даний час створені програмні обчислювальні комплекси, що дозволяють проводити на ЕОМ не тільки перевірочні розрахунки телескопічних стріл на міцність від дії зовнішніх навантажень, але і визначати їх раціональні геометричні параметри. Так, відділом самохідних кранів «ВНИИСтройдормаша» розроблена програма PROST для розрахунку на міцність телескопічних стріл з числом секцій до 5-ти для кранів вантажопідйомністю від 4-ох до 100т. Програма забезпечує розрахункове визначення геометричних характеристик стріл прямоугольного і трапецеїдальних поперечних перерізів і навантажень в небезпечних перетинах секцій від дії на стрілу зовнішніх навантажень. Однак програма не включає розрахунок напружень, що виникають від сил тиску опорних елементів секцій. Інші відомі програми і методики розрахунку телескопічних стріл також не забезпечують досить надійного і повного визначення параметрів напруженого стану в розрахункових перетинах, де напруги від зовнішніх навантажень (балочного вигину, стиску і кручення стріли) сумуються з напругою від тисків опорних елементів секцій.

Тому у роботі основну увагу приділено розрахунковому визначення напружень від тисків опорних елементів секцій, а також сумарних еквівалентних напружень, необхідних для перевірки міцності секцій стріли в розрахункових перетинах (при цьому передбачається, що напруги в цих перетинах від дії зовнішніх навантажень відомі).

Наведені у роботі залежності для визначення напруження від дії сил тиску опорних елементів секцій можуть входити як складова частина (підпрограми) в існуючий обчислювальний комплекс розрахунку на ЕОМ міцність телескопічних стріл.

В даний час велике значення приділяється пошуку раціональних форм поперечних перерізів кранових телескопічних стріл, що забезпечують підвищення їх згину і крутильної жорсткості при зниженні маси.

Деякі зарубіжні фірми поряд зі стрілами традиційного прямокутного поперечного перетину виготовляють стріли п'яти-, шести- і восьмикутного перетину, незважаючи на ускладнення технології. Рекламуючи при цьому окремі позитивні властивості. таких стріл, вони не приводять результатів аналізу місцевої навантаженості в зонах дії навантажень опорних вузлів секцій.

У вітчизняній і зарубіжній літературі відсутня систематизована порівняльна оцінка навантаженості телескопічних стріл, що мають різну форму поперечних перерізів, з урахуванням напружень і навантажень в опорних вузлах секцій.

До теперішнього часу проведено дослідження місцевої навантаженості телескопічних стріл, що базується на розчленуванні елементів поперечного перерізу секцій і роздільному розгляді напруженого стану поясу, на який безпосередньо впливають тиск опорних вузлів, і бічних стінок. При цьому розрахунки напруженого стану поясів проводилися методом кінцевих різниць, а бічних стінок - методом перехресних балок. При такому окремому розрахунку поясів і стінок секцій важке точне визначення граничних значень місцевих силових факторів в місцях з'єднання поясів і стінок, що впливає на точність і трудомісткість розрахунків.

Подібні труднощі можуть бути усунені в разі застосування для розрахунків телескопічних стріл методу кінцевих елементів (МКЕ).

2.2.1 Розподіл тисків у секціях під опорними елементами

Тиск визначали під опорами двох типів: роликів та ковзунів. Розподіл тисків залежать від форми я жорсткості опорного елемента і поперечних прогинів полиці секції в місцях впливу опорних елементів. При цьому істотний вплив має розташування опорного елемента щодо вертикальної стріли секції, тобто ексцентриситету. З огляду на суттєвої різниці між твердостями опорних елементів і елементів перерізу секції стріли в реальних конструкціях зміна параметрів опорних роликів або ковзунів в межах зазвичай застосованих не надає, вплив на розподіл тисків.

Розподіл тисків визначався за відбитками на поверхні полиць після прикладання навантаження на опорний елемент.

Для отримання чіткого відбитка (плями торкання) поверхні контакту між опорним елементом і полицею прокладали фольгу товщиною 0,06 мм. Експерименти проводилися в лабораторних умовах на секціях стріл вантажопідйомністю 25 т. Попередньо було встановлено, що площа відбитка (п'ята торкання) змінюється пропорційно зусиллю тиску ка опорний елемент.

На рис.1.2; рис.1.3 і рис.1.4 показані характерні форми відбитків. Всього було отримано 70 відбитків. Накладення відбитків при однакових ексцентриситетах установки опор показало повний їх збіг за формою при різних навантаженнях.

Розподіл тисків у вигляді системи зосереджених сил визначилося з пропорційності площі відбитків.

На рис. 1.2; 1.3; 1.4 показані розподіли системи зосереджених сил P_і по новій лінії контакту ролика при навантаженні зовні і з середини контуру перетину секції стріли. Значення P_i в частках від повного навантаження Р_р на ролик в залежності від відносного ексцентриситету е₀/b установки ролика наведені в табл.2.1.

Нерівномірність тиску під роликом приводить до зміщення рівнодіючої Р_р відносно центру ролика. При цьому ексцентриситет е додатку рівнодіючої зазвичай менше Е₀, навіть при наявності бокового люфту ?.

Ексцентриситет е₀ може бути визначений при залежності.

Таблиця 2.1

Величина навантажень Р_і в частках від Р_р для роликових опор (рис.2.1)

Рі	Відносний ексцентриситет установки роликів е0/B (В - ширина перетину секції стріли):
	0,015	0,041	0,066	0,092	0,117	0,143	0,189
Р1	0	0,16	0,25	0,31	0,242	0,28	0,25
Р2	0,14	0,2	0,2	0,19	0,165	0,16	0,17
Р3	0,26	0,15	0,155	0,12	0,136	0,12	0,13
Р4	0,33	0,12	0,13	0,086	0,114	0,1	0,114
Р5	0,22	0,095	0,109	0,077	0,094	0,09	0,095
Р6	0,05	0,08	0,084	0,061	0,076	0,078	0,075
Р7	0,0	0,07	0,072	0,055	0,061	0,065	0,059
Р8	0	0,065	0	0,051	0,057	0,055	0,05
Р9	0	0,06	0	0,05	0,055	0,051	0,057

(2.1)

При передачі тисків на секцію через ковзуни пляма контакту істотно відрізняється від плями при роликових опорах. У разі розташування ковзуна під бічною стінкою (рис.1.3) пляма контакту має серповидну форму, що вказує на різний ексцентриситет е₁ додатку зосереджених сил Р_і. Передача навантаження від ковзуна на полицю стріли відбувається в основному через передню і задню ділянки ковзуна. Під середньою частиною ковзуна тиск майже в два рази менше, ніж під кінцевими ділянками. Це пояснюється істотною згинальною твердістю ковзунів в порівнянні з місцевою жорсткістю секції стріли.

Для великих ексцентриситетів установки ковзунів (навантаження зсередини контура перетину) картина передачі тисків значно змінюється. На рис.1.4 показано пляма контакту, яка показує, що передача тиску здійснюється в основному поздовжньою кромкою ковзуна, розташованого ближче до стінки. При цьому найбільш завантаженими виявляються кінцеві ділянки крайок. В цьому варіанті можна вважати, що розподіляється навантаження Р_і прикладені з ексцентриситетами е_д і е_?, відповідними видаленню крайок ковзуна від центральної площини стінки.

Значення Р_і в частках від повного навантаження Р_р і ексцентриситету прикладання навантажень Р_і при передачі тисків через ковзуни наведені в табл.2.2.

Цілком очевидно, що збільшення місцевої жорсткості полки в місці розташування ковзуна знизить нерівномірність розподілення навантажень Р_і і створює більш сприятливі умови передачі тисків. Особливо це буде помітно для навантаження зсередини контуру поперечного перерізу секції стріли.

При навантаженні за схемою рис.1.3 (зовні контура поперечного перерізу секції) розрахунковий ексцентриситет на ділянках дії максимальних навантажень визначиться за формулою:

(2.2)

де l_c - довжина схилу поясу;

d - відстань від краю поясного листа до зварного поясного шва.

При навантаженні за схемою рис.1.4 (зсередини контуру поперечного перетину секції) розрахунковий ексцентриситет рівнодіючої Р_р визначається за формулою:

(2.3)

Таблиця 2.2

Величина навантажень Р_і в частках Р_р ексцентриситети додаткових навантажень Р_і в опорах з ковзунами

Схема навантаження	№ ділянки ковзуна	Навантаження Рі	Ексцентриситет Додаткових навантажень, Рі
За рис. 1.3	1 (12)	0,113	е1= еmax
	2 (11)	0,103	0,933 е1
	3 (10)	0,088	0,667 е1
	4 (9)	0,073	0,367 е1
	5 (8)	0,063	0,250 е1
	6 (7)	0,060	0,167 е1
За рис. 1.4	1 (24)	0,0753	ед і е?
	2 (23)	0,0467	ед і е?
	3 (22)	0,0333	ед і е?
	4 (21)	0,0267	ед і е?
	5 (20)	0,0213	ед
	6 (19)	0,0187	Ед
	7 (18)	0,016	Ед
	8 (17)	0,016	Ед
	9 (16)	0,016	Ед
	10 (15)	0,016	Ед
	11 (14)	0,016	Ед
	12 (13)	0,016	Ед
Примітка. Значення ексцентриситету е1розраховується за формулою (2.2)

2.2.2 Визначення напружено-деформованого стану секцій стріли від тисків спірних елементів методом кінцевих елементів

Розрахунок секцій стріли МКЕ на ЕОМ може бути здійснений по стандартній програмі "ЛІРА". Однак застосування МКЕ для розрахунку секцій пов'язане з деякими особливостями, які необхідно враховувати в практиці розрахунку. Для відпрацювання методичних вказівок при розрахунку МКЕ попередньо були випробувані різні варіанти формування розрахункової схеми. Формування розрахункової схеми базувалося на попередньому аналізі експериментальних досліджень, наведених в роботі і звіті по даній темі, виконаних «ВНИИСтройдормашем».

Так, наприклад, за рахунок більш раціонального вибору розрахункової сітки вдалося істотно скоротити процесорний час рахунку (в 4 рази).

Зіставлення результатів розрахунку МКЕ за відпрацьованою розрахунковою схемою з експериментальними даними показало, що розраховані напруження стану найбільш навантажених ділянок секцій знаходяться в межах точності експерименту, здійснюваного методом тензометрировання.

Нижче наводяться методичні вказівки з розрахунку секції МКЕ.

На рис.2.5, показаний відсік секції стріли, що підлягає розрахунку. Довжина відсіку L, приймається рівною (3,2…3,5)В, так як прогини і напруження від навантаження Р_р на більшій довжині практично рівні нулі. При такій довжині моделі напруження від загального її вигину як балки навантаженої силами Р_р не перевищує 3% від максимальних напружень, викликаних місцевою завантаженістю, що дозволяє отримати практично "чисте" місцеве напружено-деформований стан.

Розрахунок проводиться для кінцево-елементної моделі, що представляє 1/4 частину розрахункового відсіку (на рис.2.5 вона обведена жирною лінією).

Використання умов симетрії необхідно як для істотного скорочення часу рахунку на ЕОМ, так і для формування досить густої сітки розбиття конструкції на кінцеві елементи, які забезпечують отримання найбільш достовірних результатів розрахунків.

Рис 2.5. Схема розрахункового відсіку секції телескопічної стріли

Вибирається загальна система координат X, У і Z, проводиться розбивка розрахункової моделі на кінцеві елементи, нумерація вузлів і елементів. Апроксимація здійснюється плоскими кінцевими елементами (прямокутними, трикутними) оболонки з п'ятьма (або шістьма) ступенями свободи кожного вузла: три лінійних і два (або три) кутових переміщення щодо осей локальної системи координат елемента. Розгортка на площину варіанти розбивки розрахункової моделі на кінцеві елементи наведені на рис.2.5, де цифрами без індексів позначені номери вузлів, а цифрами з рискою нагорі - номери кінцевих елементів. Порядок нумерації вузлів раціонально вибирати таким чином, щоб різниця між номерами вузлів в елементах моделі була мінімальною. Це забезпечує найменший час рахунку системи на ЕОМ. Бажано також, щоб порядок нумерації вузлів забезпечував скорочений тип запису (про урахування регулярності) інформації на бланках вихідних даних. При нумерації вузлів, наведеної, на рис.2.6, що починається від 1-го вузла у напрямку лінії Б, найбільша різниця між номерами сусідніх вузлів в елементах становить 22 (див., наприклад, елемент О з номерами вузлів 1-2-23-24). Якщо нумерацію вузлів почати в направленої лінії А, то накопичена різниця між номерами сусідніх вузлів, наприклад, в елементі складе 44 і час рахунку на ЕОМ - істотно збільшиться. У зонах з малими градієнтами і рівнем напруження розміри кінцевих елементів можуть бути збільшені. Це досягається за допомогою трикутних елементів, що дозволяють розширити розрахункову сітку в зонах, віддалених від місця докладання розрахункового навантаження, що наочно видно на рис.2.5.

При розбивці розрахункової моделі на кінцеві елементи доцільно керуватися наступними рекомендаціями:

- мінімальний розмір кінцевого елемента в плані в зонах найбільшої навантаженості повинен бути не менше трьох його товщини, розмір «а» елемента слід призначати по товщині завантаженого поясу в межах 4,5 д_n ? а ? 3,0 д_n;

- в зонах найбільшої навантажене форма елементів повинна наближатися до квадратної; в зонах з низьким рівнем напруги елементи можуть бути прямокутні (бажано, щоб відношення більшої сторони прямокутника до меншої було не більше двох) або трикутними (краще, якщо у прямокутних трикутників відношення довжин катетів не перевищує двох; бажано уникати трикутники з тупими кутами;

- розміри найбільш навантаженої ділянки поясу з рівномірною сіткою розбивки на кінцеві елементи призначаються в залежності від типу опорного елемента, його розмірів та ексцентриситету установки щодо бічної стінки:

для ролика; (2.4)

для ковзуна (2.5)

(n₂ округляється до цілого числа);

, де, (2.6)

(Значення n₁ після підрахунку по останній формулі округляється до цілого числа);

- розміри кінцевих елементів в завантаженому поясі і боковій стінці (в зоні їх безпосереднього примикання один до одного) на ділянці довжиною l_n повинні бути однаковими;

Зв'язки і опорні закріплення формуються відповідно до системи координат, наведеної на рис.2.5, в вузлах, розташованих по лініях А, Б і В (див. рис.2.5) кінцево-елементної моделі. У вузлах, що знаходяться на граничній лінії Б (крім вузлів 1 і 22) накладаються лінійні зв'язку по осі У і кутові зв'язку щодо осей Х та Z. У вузлах 1 і 22, крім перерахованих вище зв'язків додатково накладаються (до умов симетрії) кутові зв'язку щодо ОСІ У і лінійні зв'язку по осі X. У вузлах, які перебувають на граничних лініях А (крім вузлів 1, 177, 22 і 184), накладаються лінійні зв'язку по осі X і кутові зв'язки щодо осей У та Z. У всіх вузлах на лінії В накладаються лінійні зв'язки по осях Х і Z, а також кутові зв'язку щодо осей X, Y і Z (в вузлах від 178 до 183 допустимо не накладати зв'язку по осі X і відносно осі У).

Навантаження Р_і, Р_р від роликів або ковзунів прикладаються в відповідних точках кінцевих елементів в залежності від варіанту навантаження (зовні або зсередини контуру поперечного перерізу секції стріли) згідно з розділом 2. Слід мати на увазі, що на розглядаєму кінцево-елементну модель, яка представляє собою 1/4 частину розрахункового відсіку секції стріли, відповідно до умов симетрії доводиться половина розрахункового навантаження Р_р від опорного елемента. Тому ординати епюр навантаження від ролика або ковзуна, що потрапляють на лінію Б кінцево-елементної моделі долини бути зменшені в два рази.

Для проведення розрахунку на ЕОМ вся вихідна інформація кодується відповідно до інструкції по застосуванню використовуваної програми. Так, наприклад, для розрахунку за програмою "ЛІРА" вихідна інформація містить наступні дані:

- шифр-задачі, номер ознаки системи з шістьма ступенями свобода вузлів, команда управління печаттю вихідних даних і результатів розрахунків;

- опис кінцевих елементів, що входять в розрахункову модель (вказується номер процедури, що відповідає типу, елемента в даному випадку прямокутного або трикутного, номера вузлів жорсткості і номери вузлів кожного елемента);

- список характеристик жорсткості кінцевих елементів (вказуються номера типів жорсткостей, модуль пружності і коефіцієнт Пуассона, товщина елементів);

- опис координат вузлів розрахункової моделі (для кожного вузла вказується три координати);

- характеристики зв'язків (вказуються номера вузлів, в яких накладено зв'язку і номера ступенів свободи, що ліквідуються цими зв'язками);

- координати місць додатки (в вузлах розрахункової моделі або у відповідних точках межах площ кінцевих елементів) і величини діючих навантажень.

Зазначимо на особливості формування розрахункових схем секцій стріл зі змінною товщиною полиць і стінок. На рис.2.6 показаний варіант розбивки на елементи по контуру перетину стріли з поясами і стінками змінної товщини (д₁, д₂… д_n). Перехід від однієї товщини до іншої супроводжується зміщенням серединних площин елементів, що повинно враховуватися при описі координат вузлів розрахункової моделі.

В результаті проведення розрахунку на ЕОМ видаються на друк наступні параметри напружено-деформованого стану:

- переміщення вузлових точок (три лінійних і три кутових);

- мембранні нормальні (по двом напрямкам) і дотичне напруження в центрах тяжкості кінцевих елементів;

- внутрішні силові фактори, прикладені в центрах тяжкості кінцевих елементів (інтенсивності згинальних в двох площинах і крутять моментів, що перерізуючих сил).

Перехід від згинальних і крутних моментів до напруження здійснюється за відомою з теорії пластин формулою:

(2.7)

де, М - інтенсивність згинального або крутячого моменту, кН*м/м;

д - товщина елементу, м.



Рис.2.6. Варіанти розбивки на елементи і нумерація вузлів по контуру поперечного перерізу секції стріли з поясами і боковими стінками перемінної товщини

2.3 Аналіз місцевої і сумарної навантаженості стріл з різними поперечними перерізами

На рис.2.7 представлені варіанти поперечних перерізів секцій стріл, для яких проведено аналіз напруженого стану від зосереджених навантажень опорних вузлів секцій і визначені параметри, що характеризують роботу перетинів при дії на стрілу зовнішніх навантажень.

Розрахунок напружень від навантажень опорних вузлів проведено методом кінцевих елементів з використанням програми "ЛІРА" за методикою, викладеною в розділі 2.

Для отримання порівняних розрахункових даних прийняті однаковими наступні параметри: довжина відсіку секції стріли L; частота розбивки конструкції на кінцеві елементи; ексцентриситет прикладання навантаження зсередини контуру перетину е = 0,125 В (де В - ширина прямокутного перетину); вертикальна складова Р навантаження опорного вузла; товщина листів по всьому контуру перетину; довжина периметра, що утворює контур перетину.

Ексцентриситет е = 0,125 В прийнятий з міркувань часто вживаних практиці варіантів конструкцій стріл. Так як товщина елементів перетину і довжина периметра перетину однакові у всіх варіантах площі перетину також однакова, а отже однакова і маса секцій. Таким чином, зіставлення проводиться при однакових вагових показниках секції стріл.

Результати розрахунків зведені в табл. 2.7. Напружений стан в точках "П" і "С" характеризується дією напружень, зображених на рис.2.8. Схеми а і в характеризують мембранні напруги, викликані дією зовнішніх навантажень на стрілу і не враховують впливу деформацій від опорних тисків Р.

Схеми б і д характеризує мембранне напруження стану від вигинів полки і стінки, викликаних місцевим впливом опорних тисків Р (через М позначені місцеві згинальні моменти).

Схема г характеризує мембранне напружений стану в т. «С» стінки, викликане місцевим впливом опорних тисків Р. Мембранна напруженість в т. «П» полки від місцевого впливу опорних тисків Р незначні і їх можна не враховувати.



Рис.2.7. Варіанти поперечних перерізів секцій телескопічної стріли



Рис.2.8. Схеми напруженого стану в точках «П» і «С»

а, в - від зовнішніх навантажень

б, г, д - від навантажень в опорних елементах



Таблиця 2.4

Порівняльні показники геометричних характеристик і напруженого стану варіантів перерізів секцій стріл

Геометричні характеристики і параметри напруженого стану	Значення (у відносних одиницях) для варіантів перерізу стріл (див. рис.2.10)
	А	Б1	Б2	В
1	2	3	4	5
Момент інерції	1	0,94	0,94	1,1
Момент інерції	1	1,35	1,35	1,11
Момент інерції при крученні	1	0,96	0,96	1,3
Мінімальні моменти опору	-	-	-	-
- осьової	1	0,96	0,96	1,01
- осьової	1	0,85	0,85	1,02
- при крученні	1	0,87	0,87	1,1
Напруження від балочного вигину	-	-	-	-
- в точці «П»	1	0,98	0,72	0,89
- в точці «С»	1,05	1,03	0,77	0,81
Напруження від тиску Р опорних вузлів в поясі (точка «П»)	-	-	-	-
- від поперечного вигину	1	1,07	0,96	0,69
- від поздовжнього вигину	0,83	0,88	0,81	0,51
- еквівалентні	0,99	1,06	0,96	0,94
В стінці (точка «С»)	-	-	-	-
- від поперечного вигину	0,76	0,74	0,78	0,33
- від поздовжнього вигину	0,3	0,29	0,3	0,13
- еквівалентні	0,72	0,7	0,72	0,35
Сумарні еквівалентні напруження (від балочного вигину і тиску Р)	-	-	-	-
- в поясі (точка «П»)	1,63	1,68	1,39	1,41
- в стінці (точки «С»)	1,2	1,19	1	0,86
Примітка. Вісь У направлена вздовж осі стріли

При аналізі напруженого стану варіантів поперечних перерізів секцій стріл мембранні напруження і , від місцевих навантажень (тисків в опорах) не враховувалися, тому що їх значення суттєво менше за інших.

З огляду на те, що зіставлення проводиться за відносними значеннями моментів інерція, момент опору і напруженням в табл.2.8 вони відзначені рисою зверху.

Порівняльна оцінка геометричних параметрів перетинів, що характеризують жорсткість і опір стріл загальному (балочному / вигину і крученню, проводилася відносно прямокутного перетину (тип А), моменти інерції і моменти опору якого прийняті за одиницю. Порівняння з напруженого стану від дії зосереджених сил Р також проведено відносно перетину А. За одиницю прийнято напруження в поясі (точка «П») від косого (в двох площинах) балочного вигину стріли прямокутного перетину А. Підраховувалися відносні значень окремих компонентів напружень в поясах (в зоні дії сили Р - точка «П») і бічних стінках (точка «С»), а також еквівалентні напруги (від місцевої навантаженості і сумарні - з урахуванням балочного вигину) по відомим розрахунковим залежностям для площинного стану по 4-й теорії міцності. У табл.2.4 наведені тільки значення нормальних напружень від балочного вигин стріли і напружень від місцевого вигину в поясах і бічних стінках. Для всіх типів перетинів ці компоненти напружень при розглянутих схемах напруженості є основними. За одиницю напружень від тисків опорних вузлів прийнято напруження від поперечного (по осі Х) вигину в найбільш навантаженому кінцевому елементі поясу перетину А.

Проведемо аналіз результатів розрахунків і даних, наведених в табл.2.4.

Згинальна та крутильна жорсткість стріли.

Прогини і кути закручування стріл обернено пропорційні їх згинальній (е І) і крутильній (??І_к) жорсткісті, де е і ?? відомі константи; І і І_к - моменти інерції поперечних перетинів (осьової і при крученні).

Як видно з таблиці, поперечні перерізи в порівнянні з прямокутним забезпечують телескопічним стрілам високу згибну і крутильну жорсткість. У вертикальній площині овоїдний переріз дає незначне (на 3%) збільшення, а трапецевидне - зменшення жорсткості (на 6%). У бічній площині овоїдного і трапецевидного перетину у порівнянні з прямокутним забезпечують найбільш підвищене (на 48 і 35%) жорсткості. Найменша бічна жорсткість - у овоїдного перетину.

Напруження від зовнішніх навантажень

Нормальні напруження стиснення в стрілі від поздовжніх сил при всіх варіантах поперечних перетинів однакові з огляду на рівність їх площ.

Непрямий аналіз напружень від кручення стріли може бути проведений по моментах опору. Найбільший момент опору при крученні забезпечує овоїдний перетин В (на 25% більше в порівнянні з прямокутним). Найменші моменти опору мають трапецевидні Б перетини.

При підрахунку напруження загального (балочного) згину стріли прийнято співвідношення між величинами згинальних моментів в бічній і вертикальній площинах М_х/М_у = 0,2, характерне для натурних телескопічних стріл при навантаженні в умовах експлуатації.

Осьові моменти опору, що визначають рівень напружень від балкових згину стріли, наведені в таблиці для найбільш віддалених від осей симетрії X і Z точок перетинів (мінімальні моменти опору). Як видно, найбільші осьові моменти опору в обох площинах забезпечує прямокутний перетин А та овоїдний В. Самі менші моменти опору у вертикальній і бічний площинах у трапецевидному перетині Б (на 23 і 33,5% менше, ніж у перетині А). Однак в точках «П» і «С», де напруги від тиску опорних вузлів в поясі бокової стінки найбільші, моменти опору при всіх типах поперечних перерізів Б та В більше (а напруги від балочного згину менше), ніж у прямокутного перетину А. Найменше значення напруженості від балочного згину в цих точках отримані у трапецевидного перетину в 1,4 рази в поясі и в 1,5 рази в точці «С» бічної стінки менше, ніж у прямокутному перерізі. Овоїдний типи перетину в порівнянні з перерізом А також забезпечує зниження напружених, але в меншій мірі, ніж перетину за варіантами Б1 та Б2

Місцева напруженість (від місцевих тисків опорних вузлів секцій)

Аналіз проведено для телескопічних стріл без гуська при симетричному навантаженні без урахування бічних навантажень і перерозподілу тисків опорних вузлів від дії на стрілу крутячих моментів. Бічні навантаження не створюють сильного впливу на напружений стан, так як за величиною вони значно менше вертикальних опорних тисків і, крім того, бічні опорні вузли можуть бути розміщені в зонах малої напруженості.

Характеризуючи напружений стан від місцевого впливу тисків оперних вузлів секцій, можна відзначити такі особливості. У поясах і бічних стінках перетинів має місце явно виражене двовісне напружений стан від вигину і мембранних зусиль. Основними компонентами напружень, з найбільшою мірою визначають рівень еквівалентних напружень, є поздовжні (у напрямку поздовжньої осі У стріли) і поперечні напруги згину поясу (в зоні точки «П») і бічних стінках (точка «С»). Напруження від мембранних зусиль значні в бічних стінках (в перетинах А та Б) і безпосередньо в зоні дії тисків Р (В).

За рівнем еквівалентних напружень розглянуті варіанти перерізів стріл істотно нерівноцінні. Найбільші еквівалентні напруження, отримані в трапецевидному перетині Б1, що обумовлено, в основному, значною величиною рівнодіючого тиску опорного вузла, в 1,15 рази перевищує тиск опорних вузлів при прямокутному перерізі А. Варіант В в порівнянні з А знижує еквівалентні напруження: в навантаженому поясі - на 4,6%, в боковій стінці - більше, ніж в 2 рази.

Сумарна навантаженість (від зовнішніх навантажень і тисків опорних вузлів)

Порівняння варіантів перерізів проведено по еквівалентним напруженням, при розрахунку яких враховуються всі компоненти напружень від тисків опорних вузлів і напруги від балочного (в обох площинах) згину стріли. Напруження від кручення не враховувалися, так як вони порівняно невеликі, особливо у телескопічних стріл, які працюють без гуська. Напруження стискання від поздовжніх сил також не бралися до уваги, так як вони зазвичай значно менше напруження від згину і для всіх варіантів перерізів однакові. Крім того, у багатьох конструкціях стріл поздовжні зусилля сприймаються механізмами висунення секцій.

Сумарні еквівалентні напруження залежать від співвідношення між напруженнями опорних вузлів і від балочного згину: для поясу К_П = / , для бічної стінки К_С = / . Ці співвідношення, в свою чергу, залежать від конкретних конструктивних параметрів стріли (кількості секцій і їх довжини, ступеня висування секцій, типу опорних вузлів і ексцентриситету установки їх відносно бічних стінок) і для натурних конструкцій можуть коливатися в досить широких межах. Тому еквівалентні напруження були підраховані для широкого діапазону Х: для поясу: К_п = 0 + 4, для стінки К_с = 0 + 3. За результатами розрахунків побудовані графіки залежності еквівалентних напружень в поясах і бічних стінках від значень К_П і Кс для варіантів перерізу А, В (рис.2.9). Перетин Б1 та Б2 на рис.2.9 не представлені, тому що вони дають результати, близькі до прямокутного перетину А. Як видно з графіків, перетину стріл за варіантами Е забезпечує зниження в порівнянні з прямокутним перетином еквівалентних напружень у всьому діапазоні зміни К_П і К_С

Подобные документы

• Проектування стріли крана

  Проект металевих конструкцій. Обчислення поздовжних, вертикальних, бокових навантаженнь. Визначення найбільших зусиль у стержнях стріли. Побудова ліній впливу у стержнях. Підбір перерізів стержнів і перевірка напружень. Схеми стріл при дії навантажень.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.09.2010
  

• Оптичні прилади та їх застосування

  Сутність, особливості оптичних приладів. Основні частини фотоапарата, використання оптичних телескопічних систем. Характеристика мікроскопів. Застосування та специфіка камери-обскура. Опис монокля, перископа, проектора, бінокля, футляра, окуляра та лупи.
  
  презентация [1,7 M], добавлен 19.03.2019
  

• Застосування бульдозерів

  Бульдозер – машина циклічної дії, призначена для копання, переміщення і укладання ґрунту; розрахунок показників низькочастотного і високочастотного навантаження, параметрів розрахункового перерізу. Визначення довговічності і ресурсу металоконструкції.
  
  курсовая работа [743,9 K], добавлен 08.03.2011
  

• Удосконалення вузла динамометрування системи контролю параметрів штангових глибинних насосних установок

  Аналіз існуючих систем контролю параметрів свердловин, які експлуатуються за допомогою ШГНУ. Розробка конструкції чутливого елемента давача навантаження. Обробка масиву результатів вимірювання давача переміщення. Аналіз інтегральних акселерометрів.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.06.2015
  

• Ефективність використання універсальних різців. Проектування спрощеної конструкції державки різців

  Аналіз існуючих систем токарного інструменту. Вибір методики досліджень статичної жорсткості конструкцій різців, визначення припустимих подач, опис пристроїв. Дослідження напружено-деформованого стану елементів різця з поворотною робочою частиною.
  
  реферат [25,0 K], добавлен 10.08.2010
  

• Проектування пристрою для механічної обробки деталі представника

  Особливості конструкції пристроїв для верстатів з ЧПУ. Технологічний аналіз деталі та операції по механічній обробці. Вибір схеми базування деталі і установчих елементів пристрою. Вибір типу та розрахунок основних параметрів приводу затискного механізму.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.07.2013
  

• Розробка електроприводу підйому мостового крану 90 т

  Призначення та експлуатація мостового крана. Режими роботи кранових механізмів. Загальні відомості про застосуваннях різних електроприводів. Вимоги до системи електропривода і обґрунтування вибраного типу електроприводу. Технічні данні електродвигуна.
  
  отчет по практике [1,5 M], добавлен 18.06.2015
  

• Електропривід і автоматизація підйомно-транспортних машин і механізмів

  Привідні характеристики стаціонарних транспортерів. Елементи автоматизації стаціонарних транспортерів. Схема керування транспортером-роздавачем. Електропривід вантажопійомних машин. Режими роботи механічного і електричного обладнання кранових механізмів.
  
  реферат [2,1 M], добавлен 21.02.2011
  

• Розрахунок деталей і вузлів кранових механізмів

  Проектувальний розрахунок вісі барабана: вибір матеріалу і допустимих напружень на вигин. Визначення опорних реакцій і згинальних моментів. Розрахунок запасу циклічної міцності вісі; вибір підшипників. Розробка вузла кріплення канату крана до барабана.
  
  контрольная работа [726,7 K], добавлен 04.08.2015
  

• Аналіз технологічності конструкції виробу чи складальної одиниці

  Поняття та головні характерні ознаки технологічної конструкції. Відпрацювання конструкції виробу на технологічність: етапи, напрямки, значення. Технологічні вимоги до конструкції складальних одиниць та рекомендації з поліпшення їх технологічності.
  
  реферат [685,1 K], добавлен 08.07.2011
  

• Розрахунок і конструювання елементів балкової клітки

  Розрахунок настилу та балок настилу. Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині. Монтажний стик головної балки, його розрахунок за допомогою зварювання. Вибір розрахункової схеми колони.
  
  курсовая работа [2,9 M], добавлен 16.03.2012
  

• Лебідка бурова КП -4550м

  Аналіз умов експлуатації, визначення параметрів проектованого обладнання. Порівняльний критичний аналіз серійних моделей з визначеними параметрами, вибір прототипу. Опис конструкції та будови. Розрахунок на міцність, довговічність, витривалість.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.12.2014
  

• Аналіз виготовлення веденого вала шляхом розробки прогресивного технологічного процесу

  Службове призначення вала й технологічність його конструкції. Вибір типу виробництва форми та організації технологічного процесу, обґрунтування. Розробка конструкції заготівлі, що забезпечує мінімальні витрати матеріалу. План виготовлення вала.
  
  курсовая работа [149,6 K], добавлен 20.12.2010
  

• Одержання високого вакууму за допомогою дифузійного паромасляного насоса

  Загальна характеристика дифузійних вакуумних насосів, їх конструкції, області дії. Класифікація методів і приладів для вимірювання малих тисків газів. Одержання мас-спектрограми залишкової атмосфери вакуумної установки УВЛ-8 за допомогою мас-спектрометра.
  
  курсовая работа [3,1 M], добавлен 20.01.2015
  

• Металева галантерея

  Поняття про металеву галантерею. Предмети туалету і особистого вжитку. Виготовлення металевої основи. Асортимент металевої галантереї, її класифікація за призначенням. Приладдя для гоління і стрижки волосся. Використання предметів домашнього побуту.
  
  презентация [443,4 K], добавлен 09.02.2014
  

• Дослідження сервоприводу з урахуванням нелінійності

  Сервопривід як частина системи стабілізації, призначена для посилення командного сигналу і перетворення електричної енергії в механічне переміщення, структура та елементи. Розробка системи управління сервоприводу з урахуванням впливу нелінійних ділянок.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 27.09.2010
  

• Розрахунок поверхні підігріву теплообмінника

  Особливості конструкції та умови експлуатації водно-повітряних теплообмінників з біметалічними трубами. Основні переваги використання такого типу труб у якості елементів нагріву. Визначення теплової потужності та економічної ефективності теплообмінника.
  
  курсовая работа [630,4 K], добавлен 20.10.2012
  

• Розрахунок двигуна механізму вильоту стріли

  Розрахунок компонентів приводу механізму зміни вильоту стріли: необхідних зусиль, потужності. Обґрунтування двигуна, розрахунок його механічних характеристик. Вибір пускорегулювальних опорів. Визначення компонентів приводу механізму підйому вантажу.
  
  курсовая работа [146,0 K], добавлен 16.06.2010
  

• Вибір і проектування інструментальної оснастки

  Вибір стандартних та різальних інструментів, аналіз технологічності конструкції заданої деталі. Вибір і обґрунтування послідовності обробки поверхонь, металорізальних верстатів та інструментів, параметрів та типорозмірів різальної частини інструментів.
  
  курсовая работа [217,5 K], добавлен 04.11.2009
  

• Розмірний аналіз конструкції та уточнення методів досягнення точності замикальних ланок

  Положення розмірного аналізу конструкції. Основні методичні положення розмірного аналізу машини чи складальної одиниці. Порядок проведення розмірного аналізу конструкції машини чи складальної одиниці. Вибір методу досягнення точності замикальної ланки.
  
  реферат [448,3 K], добавлен 08.07.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам