Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса»



Скачать 148.87 Kb.
Дата05.12.2012
Размер148.87 Kb.
ТипМетодические указания
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН И

ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

РАСЧЕТ КООРДИНАТ ЦЕНТРОВ

ТЯЖЕСТИ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ЛЕСНЫХ МАШИН

Хабаровск 2008

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах: Статика и кинематика. – 2-е изд., испр. –М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963.

2. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. – 3-е изд. –М.: «Высшая школа», 1969.

3. Проектирование машин и оборудования лесного комплекса. Компановка лесных машин: Методические указания к практическим занятиям, к выполнению курсового и дипломного проектов по дисциплине «Проектирование машин и оборудование лесного комплекса»/ Сост. В.А.Иванов. –Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. -39 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностороителя: В 3-х т. -5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 557 с., пл.


ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

  1. Гидроцилиндры

  2. Рабочие органы плоской формы

  3. Рабочие органы полукруглого сечения

  4. Рабочие органы коробчатого сечения

Библиографический список

Федеральное агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН И

ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

РАСЧЕТ КООРДИНАТ ЦЕНТРОВ

ТЯЖЕСТИ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ЛЕСНЫХ МАШИН
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по

дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» для студентов специальности 150405.65 «Машины и оборудование лесного комплекса»

Хабаровск

2008

Проектирование машин и оборудования лесного комплекса. Расчет координат центров тяжести рабочих элементов лесных машин: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» для студентов специальности 150405.65 «Машины и оборудование лесного комплекса» / Сост. В.А. Иванов, П.Н. Перевалов. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2008. – с.
Методические указания составлены на кафедре «Машины и оборудование лесного комплекса». В них содержится основные расчетные зависимости, необходимые для расчета силы тяжести и ее координат гидроцилиндров, элементов плоской формы, полукруглого и коробчатого сечения лесозаготовительных, строительных и дорожных машин. Кроме этого, в работе представлены некоторые справочные материалы, необходимые в расчетах.




Рис.4.1.
Швеллер стальной гнутый равнополочный
Выбрав подходящий типоразмер швеллера по таблице 2 определяем силу тяжести

(4.1)

где - количество швеллеров в конструкции, шт;- масса 1 м швеллера, кг; - длина всей конструкции, м;
Очевидно, что центр тяжести данного коробчатого сечения будет лежать в его центре. Если за начало координат принять этот центр, тогда координаты по оси абсцисс и ординат будут равны нулю, а по оси аппликат – половине длины всей конструкции.
Решение 5: Рассчитать силу тяжести и ее координаты для рукояти манипулятора СФ-65Л, имеющей следующие размеры: м, см.

По таблице 2 выбираем швеллер размерами мм, мм, мм.

Вся конструкция состоит из 2 швеллеров длиной 2 м. Тогда ее вес равен

Н

Выбрав за начало координат центр конструкции, координаты будут равны см.

  1. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ


Рабочие органы коробчатого сечения могут быть как квадратной, так прямоугольной формы. К ним относятся стрела, рукоять, основание манипуляторов, таких как СФ-65С, СФ-140Л, ПМН-30, ОМТ-97М и др.
Для упрощения расчетов рабочие органы коробчатого сечения можно представить в виде двух соединенных между собой стальных гнутых равнополочных швеллеров.

Таблица 2

Швеллеры стальные гнутые равнополочные



ГОСТ предусматривает и другие типоразмеры швеллеров /4/.

Плотность стали принята равной г/см2. Швеллеры изготавливают длиной от 3 до 12 м: мерной длины, кратной мерной длины, немерной длины.

ВВЕДЕНИЕ
Для выполнения компановочных расчетов машины необходимо знать силы тяжести ее рабочих органов и других основных элементов. Зачастую данный материал размещен в ряде справочников и пособиях, которые либо недоступны, либо их вообще не существует.

Поэтому данные методические указания содержат основные расчетные зависимости, необходимые для расчета силы тяжести и ее координат гидроцилиндров, элементов плоской формы, полукруглого и коробчатого сечения лесозаготовительных, строительных и дорожных машин.


  1. ГИДРОЦИЛИНДРЫ


В настоящее время невозможно представить современную машину без гидравлических механизмов. Для выполнения различных операций перемещений используются гидроцилиндры.

В процессе проектирования необходимо выбирать гидроцилиндры по максимальному расчетному усилию на штоке



Рис. 1.1. Схема распределения сил

(1.1)

(1.2)
где - усилие на штоке, Н; - полная расчетная нагрузка на стрелу, Н; - сила тяжести стрелы, Н; - расстояние между направлением действия усилия на штоке и точкой подвеса, м; - расстояние от точки приложения полной нагрузки до точки подвеса, м; - расстояние от точки приложения силы тяжести стрелы до точки подвеса, м;
Выбираем из стандартного ряда (таблица 1) по максимальному расчетному усилию на штоке гидроцилиндр

Таблица 1

Гидравлические цилиндры до 10 МПа



Гидроцилиндры с рабочим давлением свыше 10МПа приведены в справочнике /4/.
Решение 1: Подобрать гидроцилиндр, для стрелы манипулятора, имеющей следующие параметры: Н, Н, м, м, м.

Н

Выбираем гидроцилиндр размерами мм, мм, S=200-1000 мм в зависимости от размеров.
Площади окружностей

см2

см2

По формуле (2.8) общая площадь равна

см2

А сила тяжести этой челюсти по формуле(2.9) будет равна

Н

Координата для каждой окружности по формуле (3.7)

см

см

см

см

см

см
Тогда общая координата всей челюсти по формуле (3.8)


см


Остальные координаты центров тяжести более простых геометрических фигур можно снять с чертежа. Чертеж должен быть выполнен в масштабе. Центр тяжести треугольника лежит на 1/3 его высоты, а окружности – в ее центре.

Для определения координат центра тяжести всей челюсти захвата необходимо задаться осями координат, которые должны проходить преимущественно через центры базовой и отделяемых окружностей. Тогда координата по оси ординат приблизительно будет равна нулю.

Координату по оси абсцисс для всей челюсти находим по формуле
(3.8)



В данном расчете челюсть захвата является плоской фигурой.
Решение 4: Рассчитать силу тяжести и ее координаты для челюсти захвата погрузчика САТ 950Н, имеющей следующие размеры: см, см, , см, см, ,см,см, см.
Площадь базового кольца

см2

Площади окружности, отделяемых от базового кольца

см2

см2

Площади треугольников равны между собой

см2

Силу тяжести гидроцилиндра определяем путем разделения его на элементы и определяем отдельно для каждого элемента.

Рис. 1.2. Схема гидроцилиндра

1 – шток; 2 – поршень; 3 – крышка; 4 – цилиндр; 5 – масло поршневой полости;

6 – масло штоковой полости; 7 – задняя стенка;
Определим силу тяжести каждого элемента гидроцилиндра

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(1.9)

где - диаметр штока, см; - диаметр поршня, см; - диаметр цилиндра, см; - длины элементов соответственно, см; - ускорение свободного падения (), м/с2; - плотность стали, г/см3; - плотность гидравлического масла, г/см3.
Общую силу тяжести гидроцилиндра определяем по формуле
(1.10)
Определим центр тяжести гидроцилиндра в двух крайних положениях: выдвинутом и втянутом штоке. Для этого построим графики распределения центров тяжести элементов гидроцилиндра в этих положениях.



Рис.1.3. График распределения центров тяжести в выдвинутом крайнем положении штока



Рис.1.4. График распределения центров тяжести во втянутом крайнем положении штока
Так как гидроцилиндр симметричен, то координата центра тяжести определяется только по одной оси координат по формуле (1.11)
Площадь равнобедренных треугольников

(3.4)

где - один из катетов равнобедренного треугольника, см; - другой катет этого треугольника, см;

(3.5)

Общая площадь

(3.6)

Силу тяжести всей челюсти можно определить по формуле (2.9).



Рис. 3.2. Схема расчета координат центра тяжести челюсти захвата
Координата центра тяжести части окружности по оси абсцисс определяется по формуле

(3.7)

где - любая из окружностей челюсти захвата; - угол окружности, равный половине угла охвата этой окружности, рад;



Рис. 3.1. Схема расчета силы тяжести челюсти захвата
Площадь базового кольца необходимо разделить на части, так как ширина челюсти неодинаковая. Площади этих частей

(3.2)

(3.3)

где - диаметр меньшей и большей окружности соответственно, площадь которых отнимает часть базовой площади кольца, см; - угол охвата меньшей и большей окружностей базового кольца при пересечении с меньшей и большей окружностями и , град; - угол охвата меньшей и большей окружностей и при пересечении с меньшей и большей окружностями базового кольца, град;

Центры окружностей должны не совпадать с центрами базовых окружностей.

(1.11)

где - координата центра тяжести каждого элемента гидроцилиндра относительно начала координат, мм; - сила тяжести гидроцилиндра, Н;
Координата центра тяжести каждого элемента гидроцилиндра находится на середине длины этого элемента.

Если базовой машиной для проектирования является уже существующая машина, особенно импортного производства, то на ней могут быть установлены нестандартные гидроцилиндры.

Плотность стали и гидравлического масла в зависимости от марки различны, однако в расчетах можно принимать г/см3, г/см3.
Решение 2: Рассчитать силу тяжести и ее координаты нестандартного гидроцилиндра, для захвата челюстного погрузчика САТ 950Н, имеющего следующие размеры: см, см, см, см, см, см, см, см, см, см, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм.

Сила тяжести каждого элемента гидроцилиндра по формулам (1.3)-(1.9) будет равна

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Сила тяжести всего гидроцилиндра по формуле (1.10) равна

Н
За начало координат принимаем точку, лежащую на пересечении оси ординат, которая проходит через боковую поверхность задней стенки, и оси абсцисс, совпадающей с осью симметрии гидроцилиндра.

Координату центра тяжести гидроцилиндра в выдвинутом крайнем положении штока определяем по формуле (1.11)


мм

При втягивании штока, происходит уменьшение длины элемента 5 (см) и увеличение длины элемента 6 (см), отсюда измениться соответственно их вес

Н

Н

Тогда сила тяжести всего гидроцилиндра при втянутом штоке по формуле (1.10) будет равна

Н

Так же при втягивании штока изменяются координаты центров тяжести некоторых элементов: мм, мм, мм, мм.

Координата центра тяжести гидроцилиндра во втянутом крайнем положении штока, определяемая по формуле (1.11), будет равна


Координата по оси абсцисс





см
Координата по оси ординат




см



  1. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ ПОЛУКРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ


В качестве рабочих органов полукруглого сечения чаще всего выступают челюсти захватов, грейферов, харвестерных головок.

Силу тяжести рассчитываем путем отделения площадей простых геометрических фигур или их частей от общей базовой площади.

Все формулы приведены для челюсти захвата погрузчика САТ 950Н. Для других рабочих органов полукруглого сечения, формулы могут отличаться.

В качестве базовой фигуры выбираем часть кольца, которая охватывает градусов от него.
Площадь этого кольца будет равна

(3.1)

где - угол охвата кольца, град; - диаметр большей окружности базового кольца, см; - диаметр меньшей окружности базового кольца, см;

см, см, см, см, см, см, см, см, см, см,см,см,см,смсм, см, см.
Площадь эллипса, выступающего в качестве базовой фигуры

см2

Площадь сегментов

см2

см2

см2

Площадь отделяемых треугольников

см2

см2

Площадь каждого отверстия по формуле (2.7) равна

см2

Общая площадь пластины стрелы равна



см2
В качестве материала пластин стрелы манипулятора выбираем легированную конструкционную сталь, плотность которой г/см2.

А сила тяжести этой пластины по формуле(2.9) будет равна

Н
мм
2. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ ПЛОСКОЙ ФОРМЫ
Все рабочие органы лесозаготовительных, строительных, дорожных и других машин очень разнообразны. Невозможно предложить одну формулу для всех рабочих органов, как для любого гидроцилиндра, можно лишь дать единую методику для определения силы тяжести и ее координат.

Расчет силы тяжести ведем путем отделения площадей простых геометрических фигур от общей базовой площади.

Все формулы приведены для пластин стрелы манипулятора челюстного погрузчика САТ 950Н. Для других рабочих органов плоской формы, формулы могут отличаться, в зависимости от выбранных базовой и отделяемых фигур.

В качестве базовой фигуры выбираем эллипс с размерами , .

Рис. 2.1. Схема расчета силы тяжести пластины стрелы манипулятора
Площадь эллипса равна

(2.1)

Площадь отделяемых сегментов равна

(2.2)

(2.3)

(2.4)

где - высота сегмента соответственно, см; - длина сегмента соответственно, см.
В качестве 4, 5 простой геометрической фигуры отделяем треугольники, площадь которого определяем по формуле

(2.5)

(2.6)

где - меньший катет прямоугольного треугольника соответственно, см; - больший катет прямоугольного треугольника соответственно, см;

В пластине стрелы имеются отверстия, площадь которых равна

(2.7)

где - средний диаметр отверстия, см;

Площади других простых геометрических фигур можно найти в /2/.
Общая площадь пластины стрелы равна

(2.8)

Вес стрелы манипулятора равен

(2.9)

где - толщина стрелы, см; - плотность материала, г/см3;
В качестве материала рабочих органов плоской формы может выступать как легированная конструкционная и другие стали, так и неметаллические материалы.

Расчет координат центра тяжести пластины, относительно собственных осей координат, ведем путем нахождения координат центров тяжести каждой простой геометрической фигуры, отделяемой от общей базовой фигуры.



Рис. 2.2. Схема расчета координат центра тяжести пластины
Координату по оси абсцисс находим по формуле (2.10)



где - координата центра тяжести общей базовой фигуры по оси абсцисс, см; - координата центра тяжести каждой простой геометрической фигуры, отделяемой от общей базовой фигуры, см;
Координату по оси ординат находим по формуле (2.11)


где - координата центра тяжести общей базовой фигуры по оси ординат, см; - координата центра тяжести каждой простой геометрической фигуры, отделяемой от общей базовой фигуры, см;
Решение 3: Рассчитать силу тяжести и координаты центра тяжести пластин стрелы манипулятора челюстного погрузчика САТ 950Н, имеющих следующие размеры:см,см,см, см, см,см, см, см, см, см, см, см, см,

Похожие:

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconБюллетень Министерства Образования» «В мире науки» «Популярная механика»
Гусев В. В. Методические указания к дипломному проектированию для спец. «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов...
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания к курсовому и дипломному проектированию. Отопление и вентиляция общественных
Отопление и вентиляция общественных, административных и бытовых зданий для студентов специальности 290700 – тгс и В. Ростов н/Д:...
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания к курсовому проектированию

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания по курсовому проектированию дисциплина «Техническое обслуживание автомобилей и двигателей»

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания по дипломному проектирование для специальности «Инженерное дело в медико-биологической практике»
Методические указания по дипломному проектирование для специальности «Инженерное дело в медико-биологической практике» 190600
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания по курсовому проектированию для студентов
Ведомость линейных земляных работ
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические рекомендации по курсовому проектированию по дисциплине: «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»
В курсовой работе по данной дисциплине разрабатывается проект локальной вычислительной сети. Теоретической базой при выполнении курсового...
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания к курсовому проектированию для студентов специальностей 210302. 65, 210303. 65, 210405. 65 и направлений 210300. 62, 210400. 62
Рецензент: доцент кафедры радиотехнических и медико-биологических систем Маргту, канд техн наук А. О. Евдокимов
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconУтверждено Методическим Советом ф-та №5от 19. 01. 2001 профилирование эвольвентных зубчатых колес методические указания к курсовому проектированию по курсу
Расчет геометрических параметров цилиндрических эвольвентных зубчатых передач внешнего зацепления 6
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Проектирование машин и оборудования лесного комплекса» iconМетодические указания к курсовому проектированию для студентов специальностей 210302. 65, 210303. 65, 210405. 65 и направлений 210300. 62, 210400. 62
Рассмотрена последовательность проектирования, даны рекомендации по выполнению основных этапов работы. Сформулированы общие требования...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org