КОНСТРУКТИВНА ЧАСТИНА, Розрахунок стійок для сортиментів довжиною 5, 2 метри, Розрахунок вантажу, що перевозиться,
Запропонований формувальний пристрій (конік) форвардера дозволяє підсортувати сортименти під час їх навантаження.
За один прохід форвардер може сортувати сортименти на баланси та пиловник, що підвищує його продуктивність.
Розрахунок стояків для сортиментів довжиною 5,2 метра
Розрахунок вантажу, що перевозиться
Вантаж, що перевозиться - сортименти довжиною 5,2 м. Питома вага свіжозрубаної деревини при транспортній вологості - 800 кг/м3 [9]. Маса вантажу, що перевозиться, на причепі 10000 кг.
Об'єм вантажу, що перевозиться, дорівнює:
Vп.г. = 10000/800 = 12,5 м3
На форвардері дозволяється перевозити трохи більше 12,5 м3.
Дорожній просвіт під коником 0,57 м, висота стояків не повинна перевищувати 2,5 м.
При довжині сортиментів 5,2 м і діаметрі на середині колоди 22 см, об'єм однієї колоди дорівнює:
де d – діаметр на середині колоди, м;
l – довжина сортиментів, м.
При висоті стійок 1,4 м, ширині між стійками 2,56 м та довжині сортиментів 5,2 м (рисунок 4.1), обсяг лісу, покладеного на платформу, знаходимо за формулою:
де Н – висота стійок, м;
h – ширина між стійками, м;
l – довжина сортиментів, м;
Кп - коефіцієнт повнодеревини, Кп = 0,6 ... 0,7 [9].
Кількість колод, укладених на платформу форвардера дорівнює:
На форвардері допускається перевезення сортиментів завдовжки 5,2 м із середнім діаметром 22 см трохи більше 60 штук.
Рисунок 4.1 Задня рама форвардера
Розрахунок навантаження на стійки
На малюнку 4.2 показано схему розподілу навантаження на стійки.
Кут природного укосу для колод = 35...450 (див. рисунок 4.2) [10].
Визначаємо вагу деревини, що давить на стійки:
де V - обсяг деревини, що давить на стійки,м3;
- Питома вага свіжозрубаної деревини = 800 кг/м3 [9].
Рисунок 4.2 Схема розподілу навантаження на стійки
Визначаємо об'єм деревини:
де S – площа деревини, м2;
l – довжина сортиментів, м.
Визначаємо площу деревини:
Площа S1 знаходимо як площу трикутника:
де a, b – катети трикутника, м;
0 - кут укосу для колод, 0 = 350.
Площа S2 знаходимо як площу прямокутника:
де a, з - Сторони прямокутника, м.
S2 = 0,64 * 0,9 = 0,58 м2;
V = 0,67 * 5,2 = 3,48 м3;
m = 3,48 * 800 * 0,65 = 1810 кг.
Знаходимо навантаження на стійки:
де - коефіцієнт тертя неокореної деревини по неокоренной
деревині, = 0,65 ... 0,75 [9].
Р = 1810 * 0,7 * 9,81 = 12429 Н.
Розрахуємо навантаження на стійки під час повороту. На малюнку 4.3 показано сили, що діють на стійки, на повороті.
Рисунок 4.3 Сили, що діють на стійки, на повороті
Знаходимо відцентрову силу:
де G – маса вантажу, кг;
v – швидкість руху форвардера на повороті, м/с;
R – мінімальний радіус повороту, м.
Навантаження на одну стійку визначаємо за динамічним навантаженням, так як воно більше статичного.
де Кн - коефіцієнт нерівномірності завантаження, Кн = 1,1 ... 1,3 [9].
З розрахунків навантаження на стійки видно, що максимальне навантаження на стійки буде на повороті форвардера, тому за цим навантаженням будуємо епюру моментів і знаходимо максимальний момент.
На малюнку 4.4 показано епюра моментів.
Малюнок 4.4 Епюра моментів
Визначаємо згинальний момент:
Момент М1 визначаємо за такою формулою:
де q - розподілене навантаження, Н;
Н – висота стійки, м.м.
М1 = 2177 * 1,4 * 1,4 / 2 = 2133 Н * м.
Момент М2 визначаємо як:
М2 = q/2*h*h/2 = 2177/2*0,5*0,5/2 = 136 Н*м.
М = 2133 + 136 = 2269 Н * м.
За умовою міцності стали на вигин:
де - Припустима напруга сталі на вигин, МПа;
М - максимальний згинальний момент, Н * м;
W – площа поперечного перерізу, см2.
Допустима напруга на вигин стали Ст. 3 дорівнює 120 МПа [11].
Вибираємо швелер (рисунок 4.5) сталевий гнутий рівнополочний, у якого h = 180 мм, b = 80 мм, S = 6,0 мм, R = 90 мм, W = 19,08 см2.
Малюнок 4.5 Схема швелера
Перевіримо вибраний швелер на міцність:
Умова міцності виконується, тому що отримана напруга на вигин менше допустимої напруги на вигин.
Розрахунок товщини сталі для косинки
Знайдемо товщину сталі Ст. 3 щоб вона витримувала навантаження на повороті. На малюнку 4.6 показано схему сил.
Малюнок 4.6 Схема сил
За умовою міцності стали на розрив:
де - Припустима напруга сталі на розрив, МПа;
Р – навантаження на стійку, Н;
W – поперечний переріз, см2.
Для сталі Ст. 3 допустима напруга на розрив дорівнює 180 МПа.
Знаходимо площу поперечного перерізу:
де b – ширина перерізу, м;
х – товщина перерізу, м.
Знаходимо товщину сталі:
Конструктивно приймаємо товщину сталі для косинки 4,0 мм.