Определение характеристик прочности подъемника для перемещения грузов сельскохозяйственного назначения

Введение. Благодаря простоте конструкции во многих сферах жизни используются подъемники ножничного типа. Имеется ряд разработок и докладов на конференциях подтверждающих возможность применения подъемного оборудования [1-11] в различных сферах народного хозяйства, включая и сельскохозяйственное назначение. Установлено практикой, что область применения подъемного оборудования довольно широка. Так, предлагается в качестве подъемного оборудования использовать подъемник, для перемещения грузов сельскохозяйственного назначения исходя из его многофункциональности, малой металлоемкости и простоты в использовании. Однако возникла необходимость в определении характеристик прочности подъемника, чтобы иметь представление с какими нагрузками будет работать, и, исходя из полученных расчетов, можно было выбрать необходимые конструктивные размеры.

Основная часть. Конструкция подъемника для перемещения грузов сельскохозяйственного назначения согласно рисунку 1 [1] представляет собой основание 1, связанную с ней подъемную площадку 2, привод подъема, включающий силовые гидроцилиндры 3, 4 и подъемный механизм ножничного типа 5, состоящий из шарнирно соединенных рычагов, при этом верхние концы рычагов подъемного механизма ножничного типа при помощи подвижных роликов смонтированы в направляющей на поверхности подъемной площадки, а нижние концы рычагов подъемного механизма ножничного типа при помощи подвижных роликов смонтированы в направляющей на поверхности основания. Каждый из силовых гидроцилиндров одним концом посредством подвижного шарнира соединен соответственно со стенкой основания, а выдвижным штоком посредством подвижного шарнира соединен с осью, связывающей шарниры соединенных рычагов подъемного механизма ножничного типа. Существует ряд подъемников ножничного типа, но они ориентированы только на подъём и опускание грузов, а рассматриваемый подъемник (рис.1) имеет помимо возможности поднятия грузов с минимальной высоты на необходимую высоту и возможность наклона подъемной площадки относительно основания на необходимый угол и при этом достаточную маневренность в работе.

Рисунок 1 - Конструкция подъёмника для перемещения грузов сельскохозяйственного назначения

Гидропривод подъемника, работающий на техническом масле, под влиянием повышающегося давления приводит к раскрытию подъемного механизма. Происходит плавное поднятие подъемной площадки за счет выдвигающихся штоков гидроцилиндров. Ножничная конструкция снижает воздействие нагрузки на механизм гидропривода. Останавливаться подъемник может пультом или концевым выключателем при достижении максимально допустимой высоты.

Рассматривая работу подъемника, следует иметь в виду, что в работе устройства действуют не только статические нагрузки, но и динамические. Хотя гидропривод обеспечивает плавное движение механизма, но возникновение повышенного напряжения в раскладываемых элементах необходимо учитывать при проверочных расчетах устройства.

В расчетах необходимо учитывать вес самого механизма и максимально допустимого груза. Значимые узлы подъемника, подвергающиеся регулярным динамическим нагрузкам, необходимо рассчитывать с коэффициентом запаса.

Критическую силу на сжатие системы определим по формуле:

Ркр =(π2 ×Е×J×g)/(µl)2 (1)

где, Е – модуль нормальной упругости, 2×106 Мпа;

J – геометрический фактор жесткости, см4, определяем по формуле (2);

g – ускорение свободного падения;

µ - коэффициент приведения длины, принимаем равным 0,7

l – длина нагруженного элемента, см.

Геометрический фактор жесткости определили по формуле:

J = 1/3X №1 , см⁴               (2)

где, ki – толщина подъемной площадки; Si – длина подъемной площадки.

При расчете учитываем, что наибольшая нагрузка будет при максимальной высоте подъема подъемной площадки.

В расчетах принимаем для рычагов подъемного механизма подъемника материал сталь 45. Исходя из того, что рычаги испытывают нормальные и касательные напряжения, то расчет на прочность ведем по эквивалентному напряжению по формуле:

С max =2+2 X Vo2 + 4т2 < [o]                 (3)

где, σ и τ, нормальное и касательное напряжения, определяемые по формулам (4) и (5); [о] - допускаемое нормальное напряжение, Мпа.

σ = Mxmax×Wx где, Mxmax – максимальный изгибающий момент, действующий вдоль оси рычагов, Нсм; Wx – момент сопротивления сечения, см3.

т = Q Z(Jxxb)                                (5)

где, Q – сила, нагрузка действующая на рычаг, Н; J x – осевой момент инерции сечения, см⁴; b – размер (высота) сечения рычага.

Расчеты проводятся для всех рычагов, составляющих подъемный механизм. Проведя определенные промежуточные расчеты, согласно известному источнику [7], принимая в расчетах конкретные конструктивные размеры и определяя значения нормального и касательного напряжений проверяем согласно формуле (3) прочность механизма подъемника, если условие выполнимо, то выбранные размеры конструкции подъемника соответствуют условиям прочности, иначе – необходимо изменить размеры конструкции или выбрать другой материал для изготовления конструкции и провести соответствующий расчет снова. Не следует забывать, что подъемные механизмы подъемников ножничного типа являются объектами повышенной опасности, и неверный расчет силовых нагрузок приведёт к изгибанию рычагов или вырыванию шарниров.

Заключение. Исходя из описания, приведенного выше, можно сделать вывод:

• 1.    Благодаря предлагаемой конструкции, подъёмник для перемещения сельскохозяйственных грузов помимо возможности поднятия грузов с минимальной высоты на необходимую высоту имеет возможность наклона подъемной площадки относительно основания на необходимый угол и при этом достаточную маневренность в работе.

• 2.    Возможно определение характеристик прочности для подъемника предлагаемой конструкции по известным формулам, с учетом конструктивных особенностей.

• 3.    Возможно использование приведенных расчетных формул для расчетов на прочность подъемников ножничного типа.

DEFINITION OF CHARACTERISTICS OF THE LIFT'S

Nairobi, Republic of Kenya