Расчет на прочность сечения 3-3 сварного шва

Принципиальная схема сечения 3-3 показана на рисунке №3.

Рисунок №3 - Схема к расчетам на прочность

 

Момент инерции для этого сложного сечения вычисляем табличным способом.

 

Таблица 2 - Момент инерции

сечение	F	У	Fу	Fу2
Две коробки	213,6	27,75	5927,4	164485	72080
(44 х 1,2)	105,6	22,6	2386,6	53936	17040
(0,6 х 35,2)	21,12	0,3	6,3	2	1
итого	340,2	50,65	8315,3	218423	89121

 

Расстояние от оси х до центра тяжести сечения

L₁ = 8315,3 / 340,3 = 24,43см

Расстояние от нижней кромки сечения до центра тяжести

L₂ = 55,5 - 24,43 = 31,07см

Момент инерции относительно центра тяжести

₃ = 89121 + 218423 - 24,43² * 340,3 = 104446см³

Момент сопротивления для нижних волокон

W₃ = 14 * 104446 /31,07 = 3361,6см³

Изгибающий момент в данном сечении

Ми = 14 √ 32410² + 18720² = 519000кгс.см

Нормальное напряжение

Gи = Ми / W₃ = 519000 / 3361,6 = 154,3кгс/см²

Вывод: При расчете сварного шва 3-3 Ми определили прочность сварного шва в момент инерции относительно центра тяжести, 104446см³ и нормальное напряжение которое составило 154,3кгс/см².

 

Расчет на прочность пальца шарнира рычаг-гидромолот

Максимальная реакция пальца

Б = √ Б₂² + Б₂² ;                                                                           (33)

Б = √ 37300 + 11750 = 39100кг/см²;

Максимальный изгибающий момент

Ми = 39100 * 15,8 / 2 = 308890кгс.см

Момент сопротивления при изгибе

Wи = 0,1 * d³;                                                                            (34)

Wи = 0,1 * 9³ = 72,9см³.

Изгибающие напряжения:

Gи = 308890 / 72,9 = 4237.17кг/см²;

Запас прочности по нормальным напряжениям:

G = 6500 / 4237,17 = 1,53кг/см²;

 

Расчет гидроцилиндра тяги

 

Предлагается делать цилиндр с толщиной стенки 15мм. вместо 20мм. из трубы 170 х 18 ГОСТ 8734-75 вместо 180 х 28 ГОСТ 8732-70. Материал трубы сталь г 45 ГОСТ 8731-66. Предел текучести по ГОСТ 1050-74, Gг = 36005кг/см².

Расчет на прочность сечения посредине цилиндра

В указанном сечении не сказывается влияние сварки, крепящей цилиндр к днищу, по этому, напряжение можно вычислить по формуле. Напряжение сжатия на внутренней поверхности равны /при р = 350кг/см²/.

Gw = Р * D² + d² - d² ;

Gw = 350 * 17² + 14² / 17 - 14² = 1825 кг/см²/.

Эти же напряжения для существующих цилиндров

Gw = 350 * 18² + 14² / 18 - 14² = 1422 кг/см²/.

Запас прочности для нового цилиндра n = 1,5-5;

G = 3600 / 1825 = 1,97;

Запас прочности для существующего цилиндра

G = 3600 / 1422 = 2,53;

Запас прочности достаточны.

Расчет на прочность цилиндра в сечении сварки, крепящей цилиндр к пяте.

Момент на единицу длины окружности по срезу радиусу.

М₀ = Р / 2В² * (1 -М / 2);

В = ⁴√ 3 * (1 - М² ) / ²ср * h²;                                                   (35)

где М - коэффициент Пуассона, М = 0,3;

h - толщина стенки; h = 1,5см;

ср - средний радиус, ср = 7,75см.

Р = 350 * 70 / 77,5 = 316 кгс/см² - приведенное давление к среднему радиусу.

В = √ 3 * (1 - 0,3²) / 7,75² * 1,75² = 0,378¹см;

М₀ = 316 / 2 * 0,378² * (1 - 0,3 / 2) = 939кгс * см /см;

Напряжение без учета осевой линии

Gx = М₀ * 6 / h²;

Gx = 936 *6 / 1,5² = 2500кг/см²/;

Предел текучести для материала сварки

Gт^св = 0,9 * 3600 = 3240кг/см²/;

Запас прочности

КG = 3240 / 1,2 * 2500 = 1,08; где

КG - эффективный коэффициент концентрации напряжения, КG = 1,2.

Для сравнения просчитаем прочность существующих цилиндров:

В = √ 3 * (1 - 0,3²) / 8² * 2² = 0,324¹см;

М₀ = 316 * 0,85 / 2 * 0,324² = 1279кгс * см /см;

Например, без учета осевой силы:

Gх = 1279 * 6 / 2² = 1920кгс/см²;

G = 3240 / 1,2 * 1920 = 1,41

Момент инерции цилиндра предлагаемого в сечении перпендикулярно оси.

Jy = 0,05 * ( 17⁴ - 14⁴) = 2255см²;

Момент инерции штока.

Jшт = 0,05 * 9⁴ = 328см⁴;

Отношение Jy / Jшт = 2255 / 328 = 6,87 > 5;

Вывод: гидроцилиндр тяги может делать из трубы 170х18 по ГОСТу 8734-75

 

Расчет гидромолота

 

Определение КПД оборудования. При забивании в мерзлый грунт рабочего органа, последнему передается только часть энергии А падающего бойка.

При непосредственном ударе бойка по инструменту АПД можно определить по формуле:

 = ³√ 0,1 * m₁ / m₂;                                                                    (36) 

где m₁ - масса бойка

m₂ - масса инструмента

 = ³√ 0,1 * 200 / 65 = 0,67;

КПД оборудования составило 0,67

Мощность привода

Рабочий цикл машины ударного действия состоит из следующих операций: установка оборудование в исходное положение, нанесение удара до отделения грунта от массива, извлечение рабочего органа из грунта.

Наиболее энергоемкой является операция по извлечению рабочего органа из грунта, на выполнение которого необходима мощность привода.

N = (G₁ + G₂) [ ] К₂ / ₁;                                                              (37)

где G₁ - масса бойка;

G₂ - масса рабочего органа;

 - скорость подъема оборудования;

К₂ - коэффициент учитывающий защемляемость рабочего органа; К₂ = 1,5;

₁ - КПД.

N = (200 + 65) * 0,8 * 1,5 / 0,67 = 474кВт.

Вывод: При расчете мощности привода, мы получаем 474кВт что позволяет машине для поднятия бойка из грунта.