Определение запаса прочности и допускаемой нагрузки

Основы расчета цепи на прочность. Допускаемую нагрузку на цепь можно определить двумя методами: обобщенным (по запасу прочности) и дифференциальным (расчет на прочность, усталость и износ).

По обобщенному методу допускаемая нагрузка по прочности цепи

,

где Sp - разрушающая нагрузка цепи;

nП - обобщенный запас прочности цепи;

Sр.п - максимальное расчетное натяжение цепи привода при нормальной нагрузке.

Так как по величине Sр.п требуется определить типоразмер цепи с необходимой разрушающей нагрузкой, то

Sp = Sр.п nП .

Запас прочности nП должен обеспечить надежную, безопасную работу и долговечную работу привода. На практике принимают: для горизонтальных приводов общего назначения nП = 6…7; для приводов, имеющих наклонные участки трассы nП = 8…10; для цепей эскалаторов высокого качества nП =7; для разборных цепей nП =10…13.

При дифференциальном методе допускаемую нагрузку определяют отдельно по прочности, усталости и долговечности в зависимости от конкретных параметров и назначения привода.

Допускаемая нагрузка на растяжение по несущей способности цепи (по предельному состоянию)

,

где kT=σТ.р/σВ - коэффициент, показывающий соотношение между пределом текучести при разрыве σТ.р и временным сопротивлением на разрыв σВ (для незакаленных сталей, применяемых для цепей, kТ ≈ 0,6; для закаленных kТ≈0,85);

nН - запас прочности по несущей способности цепи;

SР.М - расчетное натяжение при максимальной загрузке конвейера.

Запас прочности nН определяют в зависимости от нескольких факторов:

nH = K1K2K3K4K5K6 ,

где К1 - коэффициент безопасности работы машины; для приводов с простой трассой К1 = 1, в остальных случаях К1 = 1,2…1,5;

К2 - коэффициент режима работы привода; для весьма легкого режима К2 = 0,8; легкого К2 = 1; среднего К2 = 1,2; тяжелого К2 = 1,4; весьма тяжелого К2 = 1,6;

К3 = 1,2…1,4- коэффициент ослабления расчетного сечения деталей цепи при предельно допускаемом износе;

К4 =1,1…1,3 - коэффициент достоверности расчетных и нагрузочных данных;

К5 = 1,2…5 - коэффициент, характеризующий отношение максимального суммарного напряжения в деталях цепи;

К6 - коэффициент динамических нагрузок ; при скорости цепи до 0,1м/с - К6 = 1; от 0,1 до 0,3 м/с - К6 = 1,15;выше 0,3 м/с - К6 =1,25.

Несущую способность цепи проверяют по максимально возможным нагрузкам на привод. Допускаемая нагрузка по долговечности цепи

,

где С1 = σ-1 / σВ = 0,33…0,4 - отношение предела выносливости для симметричного цикла σ-1 к временному сопротивлению при разрыве σВ ;

nД = 2,5…3 - запас сопротивления усталости в зависимости от ответственности назначения машины и точности расчета;

kД = kУ kС kН – коэффициент долговечности, приводящий максимально действующее напряжение к эквивалентному в соответствии с фактическим режимом действия напряжений по времени ; kУ = 1 - коэффициент упрочнения материала в связи с циклическим действием нагрузок; kС = 1 - коэффициент срока службы; kН - коэффициент переменности нагрузки;

r = σmin /σmax = 0,1…0,25 - коэффициент асимметрии цикла;

С2 = 2…2,5 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности.

По рекомендациям коэффициенты срока службы и переменности нагрузки

;

,

где m ≈ 3 - показатель степени наклонной ветви усталостной кривой;

TС - заданный расчетный срок службы цепи, обычно принимаю TС = 3·104 ч (около 5 лет работы в 3 смены);

NЦ = 1 / TЦ - число циклов изменения напряжений в минуту за один кругооборот звена цепи по контуру;

N0 = 106 - базовое число циклов до разрушения деталей цепи;

ti - время действия напряжения σi;

σi - напряжение в звене цепи (натяжение) в отдельном промежутке цикла;

TЦ - продолжительность одного цикла общего изменения напряжений в звене цепи за один кругооборот цепи;

σmax - наибольшее напряжение в звене цепи в цикле при нормальной нагрузке привода.

 

Рисунок 9.4 - Диаграмма изменения напряжений в звене цепи за каждый

цикл TЦ ее кругооборота (σ0 - напряжение от первоначального натяжения)