Расчёт на прочность стрелы манипулятора

Расчёт стрелы манипулятора на прочность выполняется для трех возможных случаев опасного напряжения:

1) при подъёме груза на максимальном вылете с одновременным поворотом манипулятора;

2) при подтаскивании груза на среднем вылете с одновременным поворотом манипулятора;

3) при подтаскивании груза на минимальном вылете с одновременным поворотом манипулятора.

В курсовом проекте по заданию преподавателя расчёт на прочность стрелы может быть выполнен для одного или двух случаев. В качестве примера рассмотрим первый случай, т.е. .

На стрелу также как на рукоять действуют: изгибающий момент в вертикальной продольной плоскости, изгибающий момент в поперечной плоскости, крутящий момент и растягивающие или сжимающие силы.

Крутящий момент для любого сечения стрелы (см. рисунок 1.3)

Изгибающий момент в поперечной плоскости от силы Рy, например в сечении 1-1, определяется по формуле

Для определения изгибающих моментов, действующих в различных сечениях стрелы в вертикальной продольной плоскости необходимо определить реакции в узле соединения стрелы с рукоятью, т.е. в точке А (см. рисунок 1.3) и усилие РР для принятого расчётного случая, т. е. при . Для этого нужно рассмотреть равновесие рукояти.

При подъёме груза на максимальном вылете РХ=0, а рукоять стремится под действием силы РZ и сил тяжести GP и G3 повернуться по часовой стрелке (см. рисунок 1.3), т. е. усилие РР удерживает её и направлено так, как показано на рисунке 1. 3. Определим его:

.

Отсюда

Для нахождения реакций в шарнире А используем схему нагружения рукояти, приведённую на рисунке 1.7, которая в масштабе перечерчивается с ККС манипулятора.

Рисунок 1.7 Схема нагружения рукояти в продольной вертикальной плоскости

Отсюда

Определив РР и реакции в шарнире А, студент чертит в масштабе стрелу с приложенными к ней в продольной вертикальной плоскости силами (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 Схема нагружения стрелы в продольной вертикальной плоскости

Углы наклона сил берутся из ККС манипулятора

Затем выполняется построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и растягивающих (сжимающих сил). Из построенных эпюр определяются наиболее нагруженные сечения и рассчитываются их размеры, аналогично тому, как это делалось для рукояти.