Модернизация конструкции тележки для перемещения

Аккумуляторных батарей

 

В настоящее время для перемещения аккумуляторных батарей (АКБ) применяются тележки с платформой на небольшой высоте от пола, как правило, на трех колесах с одним поворотным колесом. Недостатками таких тележек являются: неустойчивость при перемещении АКБ; возникновение вероятности опрокидывания; невозможность изменения высоты подъема платформы тележки; большие трудности при постановке АКБ на стеллажи, имеющих высоту до одного метра.

На основании вышеизложенного предлагается новая конструкция тележки для перемещения АКБ, которая за счет применения гидропривода и роликовых опор платформы позволит уменьшить трудоемкость.

Для проведения расчета конструкции тележки необходимо определить максимальную массу груза перевозимого одной тележкой. Учитывая необходимые габариты тележки 1200×600×1000 мм из условия удобства эксплуатации на специализированном участке хранения и технического обслуживания АКБ, определили, что на ее платформе могут разместиться четыре АКБ типа 3СТ-215, либо двенадцать 6СТ-55.

Определим максимальный вес Q_гр при условии размещения четырех АКБ типа 3СТ-215:

 

Q_гр = Q_АКБ · n · t_д, (3.282)

 

где Q_АКБ – максимальный вес АКБ, устанавливаемых на тележку, кг;

n – количество АКБ, устанавливаемых на тележку, шт;

t_д – коэффициент запаса (t_д = 1,5…2,0).

Тогда

 

Q_гр = 70,2 · 4 · 1,5 = 280,8 · 1,5 = 421,2 кг.

 

Определяем максимальную массу груза:

 

G_гр = Q_гр · g; (3.283)

 

G_гр = 421,2 · 9,8 = 4128 Н.

 

Для удобства расчета принимаем G_гр = 4500 Н.

Массу тележки определяем в зависимости от массы перемещаемого груза G_m = (0,1…0,4) G_гр = 1500 Н.

Тогда максимальную массу тележки с грузом определим по формуле:

 

G_общ = G_гр + G_m; (3.284)

 

G_общ = 4500 + 1500 = 6000 Н.

 

Для передвижения тележки выбираем четыре стандартных колеса (два жестко закрепленных и два поворотных) по допустимой статической нагрузке G_k:

 

(3.285)

 

где m – количество колес.

Тогда G_k = 6000 / 4 = 1500 Н.

Данному условию соответствуют колеса диаметром 120 мм со статической нагрузкой 1600 Н.

Основные размеры выбранных колес представлены в таблице 3.113.

Таблица 3.113 – Параметры колес

 

Допустимая статическая нагрузка, Н	Диаметр, D мм	В, мм	Н, мм	А, мм	d	h	L	L1	A1	A2	D1

 

Предлагаемая конструкция тележки состоит из неподвижной рамы, на которой закреплены ходовые колеса, подвижной рамы (платформы) с роликовыми опорами и системы подвижных рычагов для подъема платформы (рис. 3.15), изготовленных с использованием металлических профильных труб квадратного сечения.

 

 

Рис. 3.15. Конструкция тележки:

 

1 – неподвижные колеса; 2 – поворотные колеса; 3 – нижняя рама; 4 – верхняя рама с роликовыми опорами; 5 – система подвижных рычагов; 6 – рукоятка; 7 – ролики

 

Наибольшая нагрузка от массы перемещаемых АКБ приходится на конструкцию верхней неподвижной рамы, особенно на среднюю поперечину, которая испытывает напряжение изгиба (рис. 3.16).

Условие прочности профиля на изгиб (материал профиля – сталь 3):

 

(3.286)

 

где М_и – изгибающий момент от силы (F = 3000 Н), создаваемой массой перевозимых АКБ;

W_х – осевой момент сопротивления профиля, см³;

[σ_и] – допускаемые напряжения изгиба, МПа.

Рис. 3.16. Схема нагружения среднего профиля верхней рамы

 

Изгибающий момент определим по формуле:

 

(3.287)

 

где R = R₁ = R₂ – реакции в местах закрепления профиля (R = R₁ = R₂ = F/2 = = 3000/2 = 1500 H);

L – длина профиля (принимается равной L = 1,2 м).

Из формулы (3.286) определим необходимый момент сопротивления профиля:

 

(3.288)

 

 

По полученному результату (W_х = 11,25 см³) выбираем профиль квадратного сечения h = 50 мм, W_х = 12,3 см³.

С целью удобства конструирования и изготовления для остальных металлоконструкций используется выше выбранный профиль. Для проверки прочности металлоконструкции и определения необходимого усилия для подъема платформы разработана кинематическая схема тележки (рис. 3.17) и определены возникающие нагрузки от массы перемещаемого груза и самой тележки. Наиболее опасные напряжения в подвижных рычагах возникают при максимальном подъеме платформы, а максимальное усилие для подъема платформы возникает в нижнем ее положении.

Определяем реакции в подвижных соответственно левой и правой опорах R₁, R₂:

 

(3.289)

 

где L – расстояние от края тележки до центра тяжести при максимальном подъеме платформы, м;

l – расстояние от центра тяжести до подвижной опоры, м.

 

Рис. 3.17. Кинематическая схема тележки

 

(3.290)

 

 

Сумма моментов относительно правой опоры:

 

(3.291)

 

(3.292)

 

 

Подвижный стержень 1 испытывает напряжение растяжения, а стержень 2 – сжатия соответственно реакций S₁ и S₂:

 

S₁ = R₁ · cos α₁; (3.293)

S₂ = R₂ · cos α₂, (3.294)

 

где α₁, α₂ – минимальный угол наклона подвижных опор в верхнем положении платформы.

 

S₁ = 1500 · cos 23° = 1381 Н;

 

S₂ = 6000 · cos 23° = 5523 Н.

 

Наиболее опасными напряжениями являются напряжения сжатия и изгиба в стержне 2.

Условие прочности стержня с учетом возможного изгиба определим по формуле:

 

(3.295)

 

где А_о – площадь поперечного сечения, мм²;

φ – коэффициент понижения допустимых напряжений при сжатии.

Из формулы (3.295) определим минимально допустимую площадь поперечного сечения выбранного профиля:

 

(3.296)

 

 

Учитывая, что стержень 2 имеет два профиля, в соответствии с конструкцией тележки площадь поперечного сечения одного профиля будет равна:

 

(3.297)

 

 

Условие прочности выбранного профиля выполняется, так как площадь его поперечного сечения равна 8,7 см².

Определим гибкость (устойчивость) стержня по формуле:

 

(3.298)

 

где μ – коэффициент, учитывающий способ заделки стержня (принимается равным μ = 1);

l – расчетная длина стержня, мм;

r_min – минимальный радиус инерции сечения стержня, мм;

[λ] – допустимая гибкость, принимаемая равной [λ] = 120.

 

Устойчивость стержня обеспечена, так как λ ≤ [λ].

Определяем необходимое усилие для подъема нагруженной платформы, для этого в нижнем положении платформы определим усилие F₂ от массы груза, перпендикулярное подвижной опоре 2:

 

(3.299)

 

где – соответственно реакции в левой и правой опорах в нижнем положении платформы ( = 6000/2 = 3000 Н).

Тогда

 

(3.300)

 

где α₃ – угол наклона подвижных опор в нижнем положении платформы.

 

F₂ = 3000 · sin 25° = 1268 Н.

 

Определим необходимое усилие F₁ из условия:

 

(3.301)

 

где h – длина малого рычага, мм;

L_с – длина подвижной опоры, мм.

 

 

Определим необходимое усилие, создаваемое штоком гидроцилиндра:

 

S_шт = F₁ · sin α₄, (3.302)

 

где α₄ – угол наклона малого рычага в нижнем положении платформы.

 

S_шт = 7608 · sin 55° = 6232 Н.

 

На основании полученных результатов предлагается в качестве механизма подъема использовать механизм, состоящий из гидроцилиндра с ходом поршня до 120 мм и усилием 10000 Н, а также ручного насоса и редукционного клапана.

Произведем расчет роликовых опор, установленных на верхней платформе из условий, когда на один ролик будет воздействовать нагрузка, равная массе АКБ G_АКБ ≈ 720 Н (рис. 3.18).

Определим необходимый диаметр роликовой опоры из условия прочности на изгибную выносливость (материал опоры – сталь 45):

 

(3.303)

где М_и – изгибающий момент от массы АКБ, Н·м;

W_x – осевой момент сопротивления роликовой опоры, см³;

[σ_и] – допускаемые напряжения изгиба, МПа.

 

 

Рис. 3.18. Схема нагружения роликовой опоры

 

Определяем изгибающий момент:

 

(3.304)

 

где R₁ = R₂ – реакции в роликовых опорах (R₁ = R₂ = G_АКБ / 2 = 720/2 = 360 Н).

 

М_и = 360 · 0,28/2 = 50,4 Н·м.

 

Значение осевого момента сопротивления для круглого сечения:

 

 

W_x = 0,1 · d³, (3.305)

 

где d – необходимый минимальный диаметр ролика, мм;

Из формул (3.303) и (3.305) определим необходимый минимальный диаметр ролика:

 

(3.306)

 

 

Из конструктивных соображений принимаем диаметры роликовых опор равными 25 мм, установленных на подшипниках скольжения.

 

Охрана труда

 

Содержание раздела по охране труда должно соответствовать основной теме дипломного проекта. Расчетно-пояснительная записка в зависимости от задания, выданного консультантом, может состоять из следующих подразделов:

– результаты анализа производственного травматизма на базовом предприятии;

– результаты анализа технологического процесса с целью выявления опасных и вредных производственных факторов;

– расчет естественного и искусственного освещения производственных помещений;

– расчет вентиляции;

– расчет пожарного запаса воды и огнетушителей;

– расчет молниезащиты здания объекта проектирования;

– описание графической разработки.

В качестве исходных данных для проектирования основных систем обеспечения жизнедеятельности предприятия принимаются: генеральный план предприятия; общий план предприятия с размещением и спецификацией производственного, вспомогательного и другого оборудования с указанием потребности во всех видах энергии; режим работы потребителей энергии среднего и максимального часового и годового ее расхода.