Файл: Бураков, В. А. Применение гибких оболочек на транспорте.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
/к — расстояние между осями нитей корда на экваторе гибко го элемента, см;
рк — угол наклона нитей корда к меридиану, град, определяе мый из соотношения:
tK |
_ _ R K COS Pi; |
/бр |
iбр cos |3бр |
Здесь /бр — расстояние между осями нитей корда в браслете (при
сборке), см; Рбр — угол между образующей браслета и кордной нитью, °.
Величины RKи Rcр определяются из следующих выражений:
_ R + г + d3 |
R + r |
Як — ---------- - |
, Яср — - • |
Объем оболочки определяется из выражения
У = иэ[я2/?ср(б) 0,4/?ср) -|- 2л/'а /?ср] ■ |
(15) |
Определить максимум функций [Ар, Т, V= f (a, Q, d0, н;1)] в приведенных уравнениях трудно. В связи с этим предлагается рас считать значения этих функций сначала аналитическим путем для угло-в наклона платформы а = 0, 10, 20, 30, 40, 45°, а затем графиче ски определить максимальные значения функций. Принятый гра фо-аналитический метод расчета является простым и в то же время дает возможность определить не только максимальные значения функций, но и характер их изменения в пределах заданных углов наклона платформы. В дальнейшем таким способом будет исследо ван ряд типоразмеров гибких оболочек. Для пояснения приведем пример, как пользоваться приведенными выше формулами.
Пример расчета. Для расчета принято подъемное устройство из гибких обо лочек, установленное на автомобиле ЗИЛ-130. Исходные данные для расчета следующие:
Q = 5000 кг; |
G = 500 кг; |
1с = |
193 см; |
/г1ш = |
15 см; |
|
Л2ш = 20 см; |
с = 4 1 ,5 |
см; |
Ао=ПОсм;- |
Ц0б = |
44см; |
|
|
“ max = |
45 |
Ас = |
40с.м. |
|
|
Потребное количество гибких элементов в оболочке определяем по форму лам (3) и (10):
/Зс = 41,5- |
15 |
20 |
= 82,7 см; |
|
sin 45° |
+ — — |
|
||
|
tp 45° |
|
||
3.14-45-0,01745-319 + У 610 000 + |
210 000 |
1686 |
||
|
528 |
|
|
= 3,2. |
|
|
|
528 |
|
Для дальнейших расчетов принимаем количество гибких элементов в обо лочке пэ= 3.
20
Эффективную площадь оболочки S0 it расстояние от центра эффективной площади до шарнира Ьс находим по формулам (8) л (9). Результаты расчетов
тля углов наклона платформы а от 0 до 45° приведены в табл. 3.
Для угла наклона платформы а = 0 эффективная площадь определена но
формуле: |
|
|
Я («1ш т «2Щ |
|
|
|
|
||
|
|
|
*0- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2лэ |
|
|
|
|
|
где Л|Ш+//2 ш — высота оболочки в сложенном состоянии, см. |
Табл ица |
3 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
а |
а |
|
аф |
аф |
_аф_ |
S 3 , СМ |
Ьс, см |
|
а |
2«э |
2/1э |
В с, с si |
"Э |
~+ "«Э |
"э |
|||
0 |
0 |
0 |
241,5 |
0,0582 |
3,14 |
3,14 |
6600 |
96,5 |
|
10 |
1,666 |
0,0291 |
3,198 |
3,082 |
5416 |
94,3 |
|
||
20 |
3,333 |
0,0582 |
140,5 |
0,1164 • |
3,256 |
3,024 |
4389 |
92,4 |
■ |
30 |
5,000 |
0,0875 |
105,2 |
0,1745 |
3,3145 |
2,970 |
3503 |
90,7 |
|
40 |
6,666 |
0,1169 |
88,8 |
0,2338 |
3,3730 |
2,910 |
2745 |
89,2 |
|
45 |
7,500 |
0,1317 |
82,7 |
0,2620 |
3,4020 |
2,878 |
2409 |
88,5 |
|
При определении потребного давления газов Др следует учитывать прогиб
рессор. В этом случае при боковой разгрузке углы наклона платформы относи тельно, горизонта ср п относительно рамы а для автомобиля ЗИЛ-130 будет на ходиться в следующей зависимости (по данным опытных замеров):
а” 0 10 20 30 40 45
: |
0 |
10 |
22 |
34 |
46 |
52 |
Остальной расчет потребного давления газов в оболочках ведется по фор муле (1.3). Тогда, например, для угла наклона платформы а = 0 и при одной оболочке N = I будем иметь:
(5000 + 500)193
= 0,834 кгс/с.м2,
2-1-6600-96.5
а для а =45°
Ар = |
(5000 + 500)(193-0,615 — 80-0,788) |
= 0,719. кгс/см2 |
|
|
2-1-2409-88,5 |
Прн двух гибких оболочках (Af=2) давление газов соответственно составит
0,417 н 0,360 кгс/см2.
При задней разгрузке прогиб рессор можно не учитывать. В этом случае принимаем а = ф.
Подъемную силу оболочки рассчитываем при заранее известном -максималь ном давлении газов, развиваемом -источником -питания. В качестве примера возь
мем давление источника питания, равное |
1 |
кгс/см2. |
Тогда подставляя значения |
||
в формулу (12), получим:' |
|
|
|
|
|
при а = 0 и N = 1. |
2 -1-1-6600-96,5 |
|
|
|
|
<? = |
|
— 500 = |
6100 кгс |
||
193 |
|
||||
|
|
|
|
||
|
при а = 45° |
и |
N = 1. |
|
|
|
2-1-1-2409-88,5 |
|
500 = |
7100 кгс. |
|
Q = 193-0,615 — 80-0,788 |
|||||
|
|
||||
21
При установке «а автомобиле двух оболочек ( N = 2) подъемная сила их
увеличится в 2 раза и составит для принятых углов наклона платформы соот ветственно 12 200 и 14200 кгс.
Для определения величины натяжения кордной нити в каркасе гибкой обо
лочки приняты следующие исходные данные: |
|
|
в браслете — равным |
||||||
корд |
«ШВ» с расстоянием |
между |
осями нитей |
||||||
/ор=0,1136 см; радиус браслета |
ГбР=30 |
см; |
количество |
слоев корда |
як=2; |
||||
рбр = 36°, |
углы наклона нитей корда со стороны, противоположной шарниру, |
опре |
|||||||
делены экспериментальным путем п имеют следующие значения: |
|
||||||||
|
а 0 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
45 |
|
|
|
Р° |
54 |
53 |
51 |
49 |
47 |
46 |
|
|
Величины in, R K, и R cp составят |
|
|
|
|
|
|
|
||
для ы = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30-0,8090 |
|
= |
7,04 ни теп/см; |
|
|||
|
0,1136-51,68-0,5878 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
„ |
91,7 |
|
11,66 |
= |
ol ,68 см; |
|
|
|
|
RK= |
— -— + |
— -— |
|
|
||||
|
|
5 ,8 3 + 5 ,8 3 |
|
|
|
|
|||
|
ЛсР —' |
|
|
= 5,83 см; |
|
|
|||
и для а0 = 45° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30-0,8090 |
= 6,85 нитей/см; |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,1136- 44,75-0,6947 |
|
|
|
|
||||
|
|
55,4 |
17,05 = 44,75 см; |
|
|
||||
|
R K— — -— + |
|
|
||||||
|
Лср = |
2 0 ,7 + |
13,4 |
17,Оо см. |
|
|
|||
|
---------- ----------- = |
|
|
||||||
Представляя полученные значения в формулу |
(14), будем иметь |
|
|||||||
для а —0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,834 (51,682 — 45,852)5,83 |
= 0,965 |
кге/ннть; |
|
|||||
|
Т == |
|
|
|
|
|
|
||
|
2-51,68-2-7,04-0,345-5,83 |
|
|
|
|
||||
для а = 4о°.
0,719(44,752-0,9914 — 27,732) 20,7
2-44,75-0,9914-0,48-2-6,85-17,05
Объем оболочки определяется по формуле (15). Подставляя в нее значения ранее полученных величин, будем иметь:
для а=0°.
V = 3 [3,142-5,832 (45,85 + 0,4-5,83) + 2-3,14-45,852-5,83]10~6 = 0,289 м»;
для а =45’.
V = 3 [3 ,1+2- 13,35э'(27,7 + 0,4-17,05) + 2-3,14-27,72-17,05]10-6 = 0,540 у.з.
22
Выбор рациональных параметров гибких оболочек
Основными параметрами гибких оболочек являются: внешний диаметр оболочки в сложном состоянии d0, внутренний диаметр dш, или диаметр обода d06, количество слоев корда в каркасе обо лочки пк.
Указанные параметры гибких оболочек могут быть однозначно определены по приведенным выше формулам. Однако представляет большой интерес, как влияют изменения каждого параметра на дру гие, а также на величину потребного давления газов, время напол нения оболочки, расход топлива и др. В связи с этим для исследова ния было принято 18 градаций размеров цилиндрических оболочек и 6 различных марок бортовых автомобилей, прицепов и полупри цепов, которые предполагалось оборудовать в самосвальные. Ис ходные данные для расчета приведены в табл. 4. При этом предпо лагалось, что каждый гибкий элемент имеет переменный размер диаметра обода, всегда равный эффективному диаметру оболочки
о о б = dr).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица -I |
|
|
Исходные данные для |
|
|
Марки |
автомобилей, |
прицепов и полуприцепов |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расчета основных параметров |
|
глз- |
ГАЗ- |
зил- |
зил- |
МАЗ- |
Прицеп Полуприцеп |
|||
|
и показателен гибких |
|
||||||||
|
оболочек |
|
51А БС |
53Ф БС 164А БС 130 БС |
500 БС |
ИАПЗ-754В МАЗ-5245 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БС |
БС |
Q , кг |
|
2500 |
3500 |
4000 |
5000 |
7000 |
4000 |
12000 |
||
G , |
кг |
|
400 |
500 |
500 |
500 |
600 |
650 |
2000 |
|
L с, |
см (для боковой раз- |
|
173 |
173 |
193 |
193 |
200 |
153 |
200 |
|
грузки) |
|
|||||||||
7 С, |
см (для задней раз- |
, |
260 |
300 |
300 |
300 |
350 |
350 |
|
|
грузки) |
— |
|||||||||
|
|
|
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
|
|
|
|
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
|
. |
|
|
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
|
|
|
90 |
90 |
90 |
|
90 |
90 |
90 |
90 |
|
|
|
80 |
80 |
80 |
|
80 |
80 |
80 |
80 |
Л с, см |
|
70 |
70 |
70 |
|
70 |
70 |
70 |
70 |
|
|
40 |
40 |
40 |
|
40 |
40 |
40 |
40 |
||
fin |
|
|
3;4;5 |
3;4;5 |
3;4;5 |
3;4;5 |
3;4;5 |
1 |
1 |
|
N |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
||
п К |
|
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Значения параметров и |
показателей |
гибких |
оболочек |
опре |
|||||
делялись на ЭВМ «Урал-2». В результате получен ряд зависимо стей, на анализе которых следует остановиться.
На' рис. 6 приведены зависимости давления газов в оболочке Ар и натяжения кордной нити Т от угла наклона платформы а при бо ковой разгрузке, а на рис. 7 — при задней разгрузке. Наклон кузо ва изменялся от 0 до 45°, при Qa =0 (при закрытых бортах). Такие условия соответствуют «аиболее неблагоприятному случаю разгруз-
23
Рис. 6. Зависимость избыточного дав ления в оболочке (Др) и натяжения кордной нити (Т) от угла наклона
платформы (а), начального диаметра оболочки (d0) и количества гибких элементов (пэ) при боковой разгруз
ке автомобиля ЗИЛ-130 БС
кп. В расчете принято, что на каждом транспортном средстве име ется по одной оболочке.
Из приведенных графиков видно, что давление в оболочках Ар зависит от грузоподъемности транспортного средства Q, диаметра оболочки cl0и количества гибких элементов в оболочке пэ.
С увеличением диаметра оболочки’ d0 или количества в ней гиб ких элементов па для подъема кузова требуется меньшее давление, 'п характер зависимости Ap = f{a) при боковой разгрузке приближа ется к линейному со слабовыраженным макаиму-мом функции. Дав ление резко снижается при увеличении диаметра d0, особенно при переходе от оболочек малого размера к оболочкам большого разме ра. Такой характер изменения давления в основном объясняется из менением эффективной площади оболочек (рис. 8). С каждым последующим переходом с меньшего диаметра на больший падение давления уменьшается, а увеличение эффективной площади возра стает. При увеличении количества гибких элементов с трех до четы
24
рех давление падает больше, чем при переходе с четырех элементов на пять. Следовательно, наибольший эффект снижения давления достигается при оболочках с меньшими размерами.
В большинстве случаев один и тот же эффект можно получить за счет увеличения диаметра оболочки или количества гибких эле ментов с трех до четырех. При наличии четырех элементов наиболь шее снижение-давления происходит за счет увеличения диаметра оболочки, а не количества гибких элементов.
Кривые зависимости Ap = f(a) |
(см. рис. 7) при задней разгруз |
ке, в отличие от аналогичных отрм |
боковой, не имеют ярко выражен |
ных максимумов. Кроме того, максимальное давление при задней разгрузке и малых значениях d0 намного (до 5 раз) выше соответ ствующего давления для тех же оболочек при боковой разгрузке.
В табл. 5 приведены максимальные давления газов (кгс/см2) в оболочке при разгрузке автомобилей, прицепов и полуприцепов (направление разгрузки на боковые стороны).
На выбор параметров гибких оболочек большое влияние оказы вают прочностные показатели — натяжение кордной нити Т и коэф-
Рис. 7. Зависимость Ар от a, da и п0 при задней разгрузке автомобилей
ГАЗ-51А БС
Рис. 8. Зависимость-эффективной площади (SD) и объема оболочки (V) от угла наклона платформы (а), начального диаметра (do) и количества гибких элемен тов в оболочке (пэ) при баковой разгрузке автомобилей ГАЗ-51 А БС
и ГАЗ-53Ф БС
25