Модернизация кустореза

Рр – сила сопротивления резанию кустов, Н.

Ртр – сила сопротивления рабочего органа кустореза о дерево, Н.

 

Сопротивление скалывания кустов определяется по формуле:

 

где - допускаемое напряжение древесины на изгиб, Н.

=180 Н/

Fиз – площадь поперечного сечения кустов подвергающееся изгибу, .

 

- радиус древесины подвергающееся изгибу.

Сопротивление резанию кустов определяется по формуле:

 

где - удельное сопротивление дерева  резанию в зависимости от типа кустарников. .

Fp – площадь поперечного сечения кустов подвергающееся резанию, .

При этом соблюдается условие Fp  = Fиз

 

Сопротивление трению рабочего органа кустореза о дерево определяется по формуле:

где - коэффициент трения металла о дерево, =0,5.

 

Сопротивление движению кустореза определяется по формуле:

где f - коэффициент сопротивления движению

i – уклон местности, i= +0,03.

Проверяется условие движения кустореза без буксировки:

Кусторез в процессе работы должен соблюдать условие прямолинейности движения. Для этого необходимо чтобы выполнялось условие:

где Муд – момент удерживающий кусторез на трассе, .

Мпов – момент пытающийся развернуть кусторез, .

Момент удерживающий кусторез на трассе определяется по формуле:

где Вк – величина  колеи базового трактора, принимается из зависимости:

где Во – ширина отвала .

Момент пытающийся развернуть кусторез определяется по формуле:

Проверяется условие прямолинейности движения:

Эксплуатационная производительность кустореза определяется по формуле:

где L – длина участка обработки, принимаем L=5 м.

квр – коэффициент использования кустореза во времени.

Тц – время цикла работы кустореза.

где tp –время резания и перемещения кустов.

tпов – время поворота кустореза,

tобс – время обслуживания цикла,

где Vp.x – скорость кустореза при резании,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ

Реакции в местах крепления кронштейнов к отвалу определяются построением эпюр Q и M от сил, действующих на отвал в горизонтальной х и вертикальной z плоскостях.

Рисунок 3 – схема сил действующие на отвал

 

В расчетах можно принять длину кронштейна:

l0 – высота отвала, м.

Mu – изгибающий момент в кронштейне.

F- площадь поперечного сечения.

w - момент сопротивления.

b и h – поперечные размеры кронштейна.

[ ]- допускаемое напряжение на растяжение, [ ]=90 МПа.

 

Рисунок 4 -Кронштейн

 

Расчет отвала:

Напряжение, возникающие от действия сил в точке А, определяется по формуле:

где Мux и Muz – изгибающие моменты.

Проверка сечение отвала на прочность по касательным напряжениям определяется по формулам:

где Мкр – крутящий момент

- допускаемое касательное  напряение.

Проверка сечения отвала по третьей теории прочности:

 

 

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ БАЛКИ

Принимаем   h = 15 см, b = 15 см, l = 2 м, F = 8 кН

 

Из эпюры изгибающих моментов М определяем, что Mmax =Fl/4 =4 кНм. Осевой момент сопротивления Wz для прямоугольного сечения определяется по формуле

Используя формулу расчета напряжений при изгибе, находим

На рис.  б показана эпюра нормальных напряжений   .

Из эпюры поперечных сил (рис. а) находим Qmax = F/2 = 2 кН. Далее определяем осевой момент инерции для прямоугольного сечения

 

и статический момент отсеченной части поперечного сечения (рис. б)

По формуле находим

Последняя формула показывает, максимальное значение касательного напряжения будет в точках поперечного сечения, расположенных на оси z, т.е.   На рис. б показана эпюра касательных напряжений 

6 РАСЧЕТ ПАРАМЕТPОВ И ПОДБОР ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА

 

6.1 Выбор номинального рабочего давления

Давление в гидросистеме зависит от типа насоса и назначения данного гидропривода. Давление насоса должно быть тем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма. Малые давления приводят к возрастанию габаритов и веса, но способствуют плавной и устойчивой работе гидропривода; большие давления снижают вес, но усложняют конструкцию и эксплуатацию гидросистем, уменьшают долговечность гидрооборудования.

Чем выше давление, тем выше требования к качеству (класс точности, чистота обработки, материал) сопрягаемых деталей, к жесткости конструкции в целом. При давлениях свыше 20-25 МПа в жидкости могут возникать упругие колебания, вызывающие гидравлические удары в системе, вибрацию подвижных деталей, усложняется уплотнение подвижных и неподвижных соединений.

Поэтому из стандартного ряда назначаем давление Рн=10 МПа.

 

6.2 Расчет размеров и подбор гидродвигателя. Выбор типа гидродвигателя и определениедавления, реализуемого на нем

Тип гидродвигателя (гидроцилиндр, поворотный гидродвигатель или гидромотор) определяется в соответствии с заданным характером движения выходного звена. От параметров гидродвигателя – номинального давления   и номинального расхода  в конечном итоге зависят аналогичные параметры насоса.

По заданию вид движения выходного звена – возвратно-поступательное, значит тип гидродвигателя – гидроцилиндр.

Ориентировочное давление в рабочей полости гидродвигателя

где   - давление, развиваемое насосом, соответствует номинальному рабочему давлению принятому ранее; Рн=10 МПа;

 - гидравлический К.П.Д. системы.

Предварительно его можно принять в пределах 0,7-0,8. Принимаем  =0.75.

Для открытой схемы реализуемое гидродвигалем давление составит

 

6.3 Расчет и подбор гидроцилиндра

Гидроцилиндры могут быть одностороннего действия, когда возвратное движение поршня происходит под действием груза или пружины и двухстороннего,_ когда движение в обоих направлениях осуществляется под действием рабочей жидкости. Во втором случае гидроцилиндры могут иметь односторонний шток, когда скорость возвратного движения не регламентируется, и двусторонний, когда скорость и усилия 2 обоих направлениях должны быть одинаковыми. Указанные обстоятельства должна быть учтены при расчете диаметра поршня. Так как гидроцилиндра с двусторонним штоком, из-за сложности изготовления и увеличения габаритов машины, применяются сравнительно редко, то выбираем гидроцилиндр одностороннего действия.

Рассчитываем диаметр поршня

где   - механический К.П.Д. гидроцилиндра, ориентировочное значение его 0.9

По вычисленным значениям Рдв и D c учетом заданного хода поршня S выбираем типоразмер гидроцилиндра [4, стр 359] 4009-4635010.

Техническая характеристика: D=70 мм; Рн=10 МПа; S=140 мм.

Уточненное давление в рабочей полости гидроцилиндра Рдв :

Расход жидкости на гидроцилиндр составит

 

6.4 Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

Гидроаппаратура служит для изменения параметров потока жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их на заданное уровне. К ней относятся: гидродроссели, гидроклапаны различного назначения, парораспределитель.

При выборе гидроаппаратуры следует исходить из ее местоположения на разработанной принципиальной схеме.

По исходными параметрами для поиска типоразмера гидроаппарата являются номинальное давление в системе РН и номинальный расход Q принимаемый здесь по рассчитанному расходу для гидродвигателя Q дв .

Гидрораспределители по конструкции могут быть крановые и золотниковые (весьма редко - клапанные). Крановые гидрораспределители используются для давлений в системе не выше 10 МПа из-за значительных статических усилий, прижимающих пробку к корпусу и затрудняющих ее поворот. Наиболее широко распространены гидрораспределители золотникового типа. По числу позиций золотника они подразделяются на двух- трex- и четырехпозиционные. Двухпозиционные используются обычно длягидроцилиндров одностороннего действия, Трехпозиционные имеет кроме нейтрального два рабочих положения, при которых напорная линия связывается с одной или другой полостью гидроцилиндра или с одним из двух каналов гидромотора, в зависимости от требуемого направления перемещения выходного звена. В четырехпозиционных, помимо указанных, имеется так называемое плавающие положение, когда напорная линия и обе полости гидроцилиндра связаны с гидробаком. Жидкость при этом может перетекать из одной полости гидроцилиндра в другую.

Для данного гидроцилиндра выбираем трехпозиционный золотник реверсивный с электрогидравлическим управлением. Выбираем типоразмер золотника [4]: Г63-13

Характеристика золотника Г63-13:

Номинальный расход масла - 0,58 дм3/с;

Номинальное давление - 20 МПа;

Потеря давления при номинальном расходе, не более - 0,3 МПа;

Утечки через зазоры золотника при номинальном давлении - 0,005 дм3/с;

При выборе конструкции гидроклапана следует учитывать его функциональное назначение в разрабатываемом гидроприводе: предохранительный, переливной, обратный, редукционный. В данной используется два клапана: переливной и предохранительный.

Выбираем по каталогу клапаны [4]:

- предохранительные и  переливные – БГ52-13

Характеристика клапана БГ52-13:

Номинальное давление 5…20 МПа;

Номинальный расход 0,58х10-3 м3/с;

Минимальный рекомендуемый расход 0,08х10-3 м3/с;

Перепад давления на клапане 0,5 МПа;

Утечка масла через клапан -

В качестве отделителей твердых частиц используют фильтры и сепараторы. Качество очистки определяется размером задерживаемых частиц: грубая - до 100 мкм, нормальная - до 10 мкм, тонкая - до 5 мкм, особо тонкая - до 1 мкм. Так как в исходных данных работы размер отделяемых частиц не оговорен, то принимаем нормальную степень очистки (размер частиц до 10 мкм).

Параметрами для подбора типоразмера фильтра являются: наименьший размер задержанных частиц, рабочее давление и пропускная способность (по расходу рабочей жидкости).

В данной гидросистеме фильтр расположен на линии слива. Давление там незначительное. Поэтому по каталогу выбираем фильтр магнитно-сетчатый сдвоенный ФМС-12 [4]. Фильтры такого типа предназначены для очистки от примесей минеральных масел вязкостью до 600 мм2/с.

Характеристика фильтра ФМС-12:

Наименьший размер задерживаемых частиц 5…10 мкм;

Наибольшее рабочее давление 0,6 МПа;

Количество магнитов 6;

Диаметр магнитов 55 мм;

Диаметр фильтрующего сетчатого элемента 50 мм;

Количество фильтрующих элементов 16;

Вес фильтра 4.65 кг;

 

6.5 Выбор рабочей жидкости

В объемном гидроприводе рабочая жидкость служит в качестве носителя энергии, смазки, а также является охлаждающей средой (отводит тепло из системы). В соответствии с назначением к ней предъявляются ряд требований, которым наиболее удовлетворяют минеральные масла и синтетические (силиконовые) жидкости. При выборе марки рабочей жидкости необходима заданная рабочая температура. По заданию t=40 оС.

Подобранный гидроцилиндр работает на минеральном масле вязкостью 18…60 сСт (мм2/с) при температуре 10 – 50 оС. Рекомендовано использовать масло индустриальное 20 и масло индустриальное 30.

Выбираем масло индустриальное 20 ГОСТ 1707-51. Вязкость 20 сСт при t=50 оС, плотность 890 кг/м3.

 

6.6 Расчет гидролиний