2. Тематика курсовой работы

Курсовую работу выполняют по одной из следующих расчетных схем металлоконструкций строительных и дорожных машин:

схема 1 – стрела рабочего оборудования экскаватора прямая лопата;

схема 2 – однобалочная рукоять рабочего оборудования экскаватора прямая лопата;

схема 3 – стрела и рукоять рабочего оборудования экскаватора обратная лопата;

схема 4 – рама бульдозера с неповоротным отвалом;

схема 5 – основная рама автогрейдера.

3. Указания к выполнению курсовой работы

Расчет на прочность элементов металлоконструкции ведут по действующим нагрузкам [1, 4, 6]: силе тяжести конструкции, сопротивлению грунта копанию, силе тяжести поднимаемого груза или другому технологическому сопротивлению; усилиям в элементах механизмов управления (гидроцилиндрах, канатах и т.д.); реакциям, условно отброшенным при расчете частей машины: силам инерции. Во время рабочего процесса машины эти нагрузки могут неблагоприятно сочетаться при воздействии на металлоконструкцию. Поэтому предварительно выясняют, в каких положениях и при каких условиях работы металлоконструкции машина может испытывать наибольшие нагрузки, т.е. намечают расчетные положения и расчетные условия на основании анализа общей схемы, действующих сил и характера их изменения во время работы. Такой анализ и выбор расчетных положений производится при изучении дисциплины «Машины для земляных работ» и др. В курсовой работе задаются расчетные схемы в соответствии с расчетными положениями.

Сила тяжести определяется по аналогии с существующими конструкциями (в курсовой работе сила тяжести задана). Сопротивление грунта копанию рассчитывается по формулам спецкурса, и в курсовой работе оно задано. Реакция связей и усилия в гидроцилиндрах и канатах подлежат определению. Динамический характер нагрузок учитывают введением коэффициента динамичности .

Для изготовления металлических конструкций строительных и дорожных машин применяются прокатные углеродистые и низколегированные стали. Предел текучести применяемых сталей не должен превышать 450 МПа, т.к. стали с более высоким чувствительны к концентрации напряжений, имеют пониженную усталостную прочность и возможно их разупрочение в зоне термического влияния у сварных швов. Наиболее широкое применение получила стали 09Г2С, 10ХСНД и 15ХСНД как хорошо сваривающиеся, достаточно прочностные 350 МПа и пластичные – 20 %. Сталь поставляется в виде проката: листового – сталь толстолистовая ( 4 мм), широкополосная и полосовая; профильного – сталь угловая, швеллеры,

Рис.1. Расчётное сечение

балки двутавровые, трубы стальные бесшовные, сварные стальные трубы и гнутые профили. Напряженное состояние определяют в точках сечений, которые даются на расчетной схеме, при этом следует иметь в виду следующее. Если в заданном сечении (рис. 1) действует изгибающий момент в вертикальной плоскости , который растягивает верхнюю полку и сжимает нижнюю; изгибающий момент в горизонтальной плоскости , который растягивает правую стенку сечения и сжимает левую; сжимающее усилие ; скручивающий момент ; поперечная сила , действующая вдоль

оси X – X сечения, и поперечная сила , действующая вдоль оси Y – Y сечения, то напряжения в рассматриваемой точке сечения определяют с учетом знака по следующим зависимостям:

нормальное напряжение в точке 1

; (1)

нормальное напряжение в точке 2

; (2)

нормальное напряжение в точке 3

; (3)

нормальное напряжение в точке 4

; (4)

касательные напряжения в точках 1, 2 от скручивающего момента не учитываются, а от поперечных сил равны нулю;

касательное напряжение в точке 3

; (5)

касательное напряжение в точке 4

, (6)

где – расстояние от осей сечения и до рассматриваемой точки; – моменты инерции сечения относительно осей и ; – площадь сечения; – площадь, охватываемая средней линией замкнутого профиля сечения; – толщина стенки или полки в рассматриваемом сечении; – статический момент сопротивления сдвигающей части сечения относительно нейтральной оси соответственно и ; если усилие растягивающее, то знак перед выражением в формулах (1) – (4) изменяют на противоположный.

Приведенное напряженное состояние:

в точке 3

; (7)

в точке 4

. (8)

Запас прочности по пределу текучести определяют для точки сечения, в которой приведенное напряжение максимальное. Если в рассматриваемом сечении какое-либо внутреннее усилие не действует или им пренебрегают ввиду его малости, то соответствующий компонент напряженного состояния равен нулю и формулы для расчета упрощаются.

При сложной геометрической форме сечения предварительно находят центр тяжести сечения, а затем рассчитывают геометрические характеристики сечения по формулам дисциплины «Сопротивление материалов».

Недостающие размеры (плечи сил, углы и т.д.) рассчитывают аналитически или определяют графически путем измерения на расчетной схеме, вычерченной в масштабе в положении, соответствующем заданию.

При конструировании металлоконструкции выбирают типы сварных швов, которые обозначают в соответствии с ГОСТ 2.312-72, выдержки из которого приведены в учебном пособии [2].