Розрахунок рибоподібних стріл
Розрахункова схема різноманітної стріли з додатковими підвісками наведено на рис. 154 ([3], стор.237). Стріла є багатоопорною нерозрізною балкою, підвішеною за допомогою незалежних підвісок і двоногою або додатковою стійкою. Ківш екскаватора під дією підйомних та тягових канатів може знаходитись у будь-якій точці під стрілою.
Дослідження показали, що за розрахункові випадки навантаження стріли слід приймати наступні два положення ковша з ґрунтом: найбільший виліт при вертикальному положенні підйомних канатів та підйом завантаженого ковша на розвантаження при мінімальному куті між канатами підйому та віссю стріли. Таким чином, рівнодіюча від канатів підйому має два значення та напрямкиRnI іRnII .
На стрілу діють такі навантаження:
RnI ,RnII – рівнодіюча розрахункових зусиль у канатах підйому у двох розрахункових положеннях;qстор – розподілена вага стріли;Gб- вага блоків голови стріли та головної частини стріли;Р к– горизонтальне інерційне навантаження від ковша з ґрунтом, що виникає при повороті екскаватора;q е– розподілене горизонтальне інерційне навантаження від власної ваги стріли;Р σ– горизонтальне інерційне навантаження від ваги блоків голови стріли та головної частини стріли. Кут нахилу α стріли до горизонту зазвичай має постійне значення.
Розрахункова схема стріли з двома додатковими підвісками при дії вертикальних та горизонтальних навантажень показана на рис. 154,а([3], стор.237).
Підбір перерізів елементів підвіски стріли роблять за зусиллями в нихТ1,Т2 іТ3. По зусиллям у підвісці стріли підбирають їх натяг при монтажі (при незалежних підвісках) або кратність полистпастів (при залежних)підвісках).
При залежних підвісках зусилляТ1,Т2 іТ3 необхідно підбирати таким чином, щоб співвідношення між ними становили парні числа - кратності поліспасту. Для досягнення цього доводиться варіювати довжину прольотівl1,l2 іl3, а також висоту та нахил додаткової стійки.
Перевіряють загальну стійкість стріли у вертикальній та горизонтальній площинах. Втрата загальної стійкості стріли у вертикальній площині може статися при її витріщуванні вгору. В цьому випадку проміжні опори від додаткових підвісок не працюватимуть.
Перевіряють загальну стійкість і підбирають елементи стріли аналогічно крановим гратчастим стрілам.
Розрахунок різноманітних стріл без додаткових підвісок не відрізняється від розрахунку кранових стріл із прямолінійною віссю.
Розрахунок тригранних стріл
Діють такі навантаження:RnI іRnII - рівнодіючі розрахункових зусиль у канатах підйому у двох розрахункових положеннях;Gi- вага стріли, що припадає наi-ий вузол стріли;Р к– горизонтальне інерційне навантаження від ковша з ґрунтом, що виникає при повороті екскаватора;Рi- горизонтальне інерційне навантаження вi-тому вузлі стріли від вагиGi. Схеми дії вертикальних та горизонтальних навантажень у стрілі наведені на рис. 155 ([3], стор.241). Розрахунок просторової стріли слід звести до розрахунку плоских ферм: двох похилих (з боків) і однієї горизонтальної (по нижній грані). З цією метою навантаження розкладають на ці грані так, як це робилося при розрахунку тригранної стріли крана. Розрахункова схема бічної грані стріли при дії інерційних навантажень від власної ваги стріли та ваги ковша з ґрунтом показано на рис. 156,а([3], стор.242),а горизонтальної грані – на рис.156,б([3], стор.242). Верхній пояс стріли приймає навантаження від ваги стріли, як від правої, і від лівої похилих ферм, тобто. зусилля від навантажень, знайдених рішенням схеми (рис. 156,а,[3], стор.242), подвоюються. Навантаження в поясах горизонтальної ферми від власної ваги стріли та інерційних навантажень складається із зусиль у похилій фермі та горизонтальній фермі. Зусилля в розкосах та стійках похилих та горизонтальній ферми визначають за схемами (рис. 156, [3], стор.242). Гнучкість стиснутих поясів рекомендується призначати не вище 80, розтягнутих – не вище 120, гнучкість розкосів та стійок має знаходитись у межах 120…150.
Розрахунок вантових стріл
Стріла складається з трьох вантових ферм (рис. 153,а,[3], стор.235): однієї вертикальної та двох похилих, що мають загальний трубчастий пояс. Вантам похилих ферм надається попередній натяг. Зважаючи на те, що центральний пояс складається з труби більшого діаметра, в розрахунку необхідно враховувати жорсткість нижнього пояса.
Висоту ферми стріли підбирають із умови найвигіднішого використання міцності канатів вертикальної ферми. Висота становить для першої від голови стріли стійки (0,12...0,13)l, а для головної стійки (0,23...0,25)l. Ширина стрілиВу п'ятах обмежується габаритами поворотної платформи екскаватора та приймається рівною її ширині. На стрілу діють такі навантаження (рис. 157, [3], стор.244):RnI таRnII – рівнодіючі зусиль від ваги ковша з ґрунтом у I або II розрахунковому положеннях ;Gi- власна вага стріли, прикладена до вузлів стріли;Р к- горизонтальне інерційне навантаження від ваги ковша з ґрунтом;Рi- горизонтальні інерційні навантаження від власної ваги стріли;N1,N2 таN3 – зусилля від попереднього натягу вант похилих ферм;N4 іN5 – зусилля від попереднього натягу перехресних вант нижніх поясів;N6 іN7 – зусилля від попереднього натягу перехресних вант задніх підкосів. Розрахункова схема стріли від вагових навантажень є статично визначеною фермою, показаною на рис. 158,а([3], стор.244). Зусилля в елементах від ваги визначають будь-яким відомим способом. Елемент, відповідний вантам, що зазнає зусилляN5 в розрахунковій схемі відсутня, так як вплив від попереднього натягу вант зусиллямN5 іN6 поширюється тільки на елементи, суміжні з цими вантами.
Основна система стріли при впливі змінних навантаженьRnI абоRnII наведена на рис.158,б([3], стор.244). Ця система є тричі статично невизначена і вирішується методом сил. Для визначення дійсних значень невідомих сил визначаємо зусилля в елементах стріли відRnI іRnII , а також зусилля від ; ; . Зусилля відRnI абоRnII доцільно визначати побудовою діаграми Кремони. Зусилля у стрижнях від невідомих сил у похилих фермах стріли доцільно визначати за схемами, показаними на рис. 159,б([3], стор.246).
Розрахункова схема нижнього пояса стріли у вертикальній площині наведена на рис.163,а([3], стор.249). На цій схеміq1–q5 – рівномірно розподілені навантаження власної ваги нижнього пояса стріли та ваги сходів стріли у відповідних панелях;J1 ÷J5 моменти інерції нижнього пояса стріли у відповідних панелях. Систему слід розглядати як багатоопорну балку нерозрізну, яку необхідно вирішувати методом послідовних наближень.Епюра моментів від власної ваги нижнього пояса стріли (рис.163,б[3], стор.249) є сумою епюр прогонових і опорних моментів: =Моп +Мпр. Для визначення згинальних моментів від горизонтального прогину стріли розрахункову систему нижнього корпусу стріли у бічній площині слід представляти як багатоопорну балку змінної жорсткості з моментами інерціїJiперерізу в прольотах і довжинами панелейli(рис.163 ,в[3], стор.249). Після цього легко побудувати епюру згинальних моментів у бічній площині (рис.163,г[3], стор.249). Сумарна епюра моментівМізг, що визначається за залежністюМізг= , представлена на рис.163,д([3], стор.249).
Основна: 3 [розд.9: с.180÷214; разд.10: с.215÷255]
1. Які навантаження діють на стрілу прямої лопати, наведіть розрахункову схему для перевірки напруги у верхній частині стріли екскаватора і в якому випадку виникають максимальні напруги в перерізах верхньої частини стріли (вище напірного валу)?
2. Напишіть формулу для визначення сумарного згинального моменту в розрахунковому перерізі стріли у вертикальній площині та для яких розрахункових положень визначаються реактивні зусилляR,VтаPбу п'ятах стріли ?
3. З скільки можливих положень рукояті слід визначати напружений стан у найбільш небезпечних перерізах рукояті, наведіть та поясніть ці розрахункові положення, а також у якому випадку виникає найбільший напружений стан у перерізах балки рукояті, наведіть розрахункову схему з діючими навантаженнями?
4. Коли виникають найбільші навантаження в балці стріли і наведіть діючі навантаження в розрахунковій схемі і як здійснюється розрахунок стріли зі зміною вильоту за допомогою рухомої каретки?
5. Наведітьгеометричні параметри стріл з урахуванням призначення генеральних розмірів ферми стріли з прямолінійною віссю, а також для стріл, що працюють на вигин?
6. Як проводиться розрахунок веж кранів, тригранних, рибоподібних та вантових стріл?