Выбор и расчет амортизаторов

При создании вибромашин для уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий важной задачей является виброизоляция рамы с установленными на ней агрегатами трансмиссии, а для машин, на которых в процессе их эксплуатации находится моторист, - виброизоляция рабочего места.

Основным типом колебаний, применяемых в дорожных машинах, являются круговые колебания, возбуждаемые механическими дебалансными виброзбудителями. Чаще всего для гашения колебаний применяются резинометаллические амортизаторы.

Наибольшее распространение имеют амортизаторы цилиндрической формы. Амортизатор состоит из двух металлических пластин, к которым привулканизировывается резина. Одна пластина прикрепляется к раме катка, а другая - к вибровальцу.

При конструировании упругой подвески рабочего органа производится статический и вибрационный расчет амортизаторов.

Статическая нагрузка на один амортизатор (2.31):

. (2.31)

 

Где Q1 - сила тяжести подрессоренной части в H;- число амортизаторов.

Статический прогиб амортизаторов (2.32):

 

 (2.32)

 

Где b - толщина резинового слоя, см;- площадь поперечного сечения амортизатора, см²;

G - модуль статического сдвиг, H/см.

Величина коэффициента передачи (2.33):

 

 (2.34)

 

где aр - требуемая амплитуда колебаний подрессоренной части;в - амплитуда колебаний рабочего органа.

β - принимают в пределах 1,5-4%. Для выбранного значения β определяют частоту собственных колебаний.

 

 

Принимаем fC=25;

_,

которое обычно принимают равной 4…10. По выбранному η определяют частоту собственных колебаний.

Величина расчетного прогиба (2.35):

 

, (2.35)

 

Величина статического прогиба (2.36):

 

, (2.36)

 

Она не должна превышать 8…12 мм для машин с частотой свыше 1200 минˉ¹.

Высота резинового слоя определяют по формуле (2.37):

 

, (2.37)

 

Отсюда:

 

;

 

где σ - напряжение на поверхности крепления резины с металлом H/м.

Суммарная площадь поперечного сечения амортизаторов (2.38):

 

, (2.38)

 

где Q - суммарная нагрузка на амортизаторы.

По найденному S определяем количество амортизаторов.

 

 

Принимаем число амортизаторов 8 штук.

 

Расчет тормозов катка

При расчете тормозов катков необходимо, чтобы значение тормозного усилия, которое может быть реализовано, ограничивалось усилием отсутствием буксования вальцов с покрытием.

Это возможно при условии (2.39):

 

, (2.39)

 

где φ - коэффициент сцепления вальцов с покрытием, равный 0,5…0,6;- расстояние от оси направляющего вальца до центра тяжести катка, м;- база катка, м;- сила тяжести катка, Н;

α - угол подъема.

Тормозное усилие (2.40):

 

, (2.40)

 

Предельное значение тормозного усилия:

или

,

 

откуда

 

.

 

 - это предельный угол подъема, на который может взобраться каток при отсутствии буксования вальцов с покрытием.

 

Расчеты на прочность

 

Расчет дебалансного вала

Вал имеет четыре дебаланса и две подшипниковые опоры. Таким образом балка статически определима.

Исходные данные:

масса вала mв=350 кг;

масса дебаланса m=15,9 кг;

число дебалансов z=4;

эксцентриситет дебалансов r=6,5 см;

частота вращения дебалансного вала n=2000 минˉ¹;

необходимая для привода мощность N=10 кВт;

материал вала - сталь 40Х.

Предварительно определяем следующие параметры:

крутящий момент на валу (2.41):

 

. (2.41)

- создаваемая одним дебалансом максимальная возмущающая сила (2.42):

 

, (2.42)

 

где ω - угловая скорость вращения вала, сˉ¹

Создаваемая z дебалансов суммарная возмущающая сила (2.43):сум=zP=4∙45000=180,0 кН; (2.44)

Усилие натяжения ремней привода дебалансного вала (2.45):

 

; (2.45)

 

где Д - диаметр приводного шкива, см.

Ввиду малости массы вала по сравнению с действующими нагрузками ее значение в расчете не учитываются.

Рассматриваемый вал - многоступенчатый. Для упрощения расчетов и без ущерба для полученных результатов реальный вал был заменен расчетной схемой.

Для выполнения расчетов абстрагируемся от конкретных размеров вала, и реальный вал заменяем балкой на двух опорах. Для расчета используем следующие методы:

расчет на динамические нагрузки при помощи введении в расчетные формулы коэффициента динамичности.

Составим схему нагружения вала, покажем на ней действующие силы, предположительное направление опорных реакций.

Найдем опорные реакции:

 

 

Построим эпюру изгибающих моментов:= - P1·0,073=-45·0,073=-3,3 кН·м

M2= - P1·(0,073+0,1335)+R1·0,1335=-45·(0,073+0,1335)+ +82,33·0,1335=1,7 кН·м= - P1·(0,073+0,1335+0,133)+R1·(0,1335+0,133) - P1·0,133=

= -45·(0,073+0,1335+0,133)+82,33·(0,1335+0,133) - 45·0,133=0,684,4 кН·м= - P4·0,370+P·0,2875=-45·0,270+31,81·0,2875=6,36 кН·м= - P4·0,0825=-45·0,0825=-3,7125 кН·м

Определяем значения поперечных сил в характерных сечениях:=-R1=-45 кН=-R1+P1=-45+82,33=37,33 кН=-R1+P1-R2-R3=-45+82,33-45-45=-52,67 кН=R4 - P2=45-35,81=-16,86 кН=R4=45 кН