Розрахунок на міцність деталей

Рис 4.2 Розрахункова схема ручки

Ручка поворотних лещат працює на напруження згину

[ ]

Де F – сила прикладена рукою ( F=120Н)

L – довжина плеча прикладання сили ( L=195 мм)

W_зг – осьовий опір згину січення

Приймаємо що ручка виготовлена із матеріалу Ст3, ща має границю текучості МПа, якщо коефіцієнт запасу міцності s=1,5, допустиме напруження розтягу

[σ]_р= σ_т/s = 235/ 1.5= 157

Попередньо приймаєм розміри h= 6, B=20, L=195 і проводимо перевірочний розрахунок.

W_зг= = мм³

= 58,5 МПа

Міцність ручки забезпечується,оскільки

σ_зг= 58,5 МПа < [ ]_зг =157 МПа

Розрахунок зварного з’єднання

Проведемо розрахунок зварного з’єднання ручки до гайки. В з’єднанні діють напруження зрізу.

τ_зр = ≤ [τ_зр]

де А – площа зварного зєднання

Допустиме напруження зрізу для кутових зварних швів,виконаних ручним зварюванням електродами Е 42

[τ]’_зр= 0,6[σ]_р= 0,6*157=94,2 МПа

А= 2*k*l = 2*2*20= 80мм²

де k – товщина зварного шва

l – довжина зварного шва

Рис 4.3 Розрахункова схема зварних з’єднань ручки.

Одже, напруження зрізу в зварних з’єднаннях:

τ_зр= МПа

Міцність зварних швів забезпечується оскільки

τ_зр= 1,5 МПа < [τ]_зр= 94 МПа

Разрахунок болта зажиму

Рис 4.4 розрахункова схема визначення діаметру затискного болта

Поворотні лежата призначені для розбирання та складання паливних насосів високого тиску типу А, M, Р, MW, H вага яких коливається від 10 до 30 кг. Для розрахунку приймаємо найбільше значення G=300Н.

Для забезпечення сили притиску F в деталі у болті потрібно забезпечити силу затягування F_зат,яка визначається за умовою рівноваги:

F_зат*а+ G*b= 0

де F_зат – сила затиску;

а – плече дії сили затиску;

G – вага насосу;

b – відстань до центру ваги насосу

Виходячи з умови стійкості

F_зат= = = 3000 Н

Визначаємо середній діаметр різі болта

Бля болта із сталі 35 з границею текучості σ_т= 314 МПа допустиме напруження розтягу

[σ]_р= σ_т/s =314/3= 105 МПа

де коефіцієнт запасу міцності s=3 за умови ,що діаметр болта d ≤ 16 мм

За умови міцності болта на розтяг

σ_р= F_зат/(πd²)≤ [σ]_р

необхідний внутрішній діаметр нарізі на болті

d₁≥ 2 = 2 = 6.03

Згідно із стандартом у даному випадку можна вибрати болт М8 з такими розмірами нарізі: d=8 мм ; d₁=6,95 мм; d₂= 7,42 мм;

Розрахунок з’єднувального стержня

Розрахуємо з’єднувальний стержень на який під дією ваги ПНВТ і скоби кріплення діє напруження згину та скручення.

Проведемо перевірку стержня на напруження згину, розрахункова схема наведена в Рис 4.5.

Рис 4.5 Розрахункова схема стержня

Стержень знаходиться під дією згинального моменту М, який викликає напруження згину

σ_зг= М/W₀

де М – згинаючий момен,який дорівнює

М= (G+G₁)*m= (300+30)*70= 23100 Н*мм

де m – плече на яке діє вага;

W₀ – осьовий момент опору перерізу

Тут осьовий момент опору перерізу дорівнює

W₀= 0,1D³= 0.1*28³= 2195 мм³

Стержень виготовлений із матеріалу Ст3, ща має границю текучості МПа, якщо коефіцієнт запасу міцності s=1,5, допустиме напруження розтягу

[σ]_р= σ_т/s = 235/ 1.5= 157

( допустиме напруження на згин приймаєм таким, що дорівнює допустимому напруженню на розтяг)

Отже напруження згину дорівнює

σ_зг= М/W₀= 23100/2195 = 10,52 МПа

Міцність стержня забезпечується,оскільки

σ_зг= 10,52 МПа < [ ]_зг =157 МПа

Розрахунок з’єднання стердня з скобою

Проведем розрахунок з’єднання стержня з втулкою скоби кріплення ПНВТ. Ці спряжені деталі з’єднюються за допомогою стопорного болта. При роботі на болт діють напруження зрізу від ваги насосу.

Послідовність розрахунку полягає у визначенні необхідної площі перченого перерізу болта, а за ним і сам діаметр болта.

Розрахункова схема зрізу наведена на Рис 4.6

Рис 4.6 Розрахункова схема спряження стержня з втулкою скоби.

Напруження зрізу дорівнює

τ_зр= К/ S

де S – площа поперечного перерізу болта

К – сила зрізу

Для забезпечення рівноваги повинна виконуватись така умова

∑М_о= (G+G1)*b – K*D/2 = 0

З умови рівноваги знаходимо силу зрізу

К= = =5892 Н

Площа поперечного перерізу болта дорівнює

S = K/ [τ_зр]= 5892/94,2= 62,5 мм²

Допустиме напруження зрізу

[τ]’_зр= 0,6[σ]_р= 0,6*157=94,2 МПа

Виходячи з формули знаходження площі поперечного перерізу,знаходимо діаметр болта.

d =2 = 2 = 8,9 мм

Згідно із стандартом приймаємо болт М10

Висновок

Проведений розрахунок найбільш напружених деталей підтвердив що вони витримають задані технологічним процесом навантаження. Поворотні лещата прості у використання та у виготовленні, надійні. Умови поставлені до стенду виконуються.