3.2. Расчет балансира станка-качалки на прочность
При расчете балансира СК на прочность считается, что нагрузки в ТПШ-Р и в шатуне - Ршат, действуют перепендикулярно к оси балансира. Следует учитывать, что нагрузка на балансир может превысить Рmax за счет заклинивания плунжера в цилиндре насоса. Тогда величина максимальной кратковременной нагрузки составит
,
(66)
где
- коэффициент
перегрузки, 1,5...1,8;
Рмах - максимальная нагрузка в ТПШ, н.
Расчет балансира, как правило, осуществляют при статическом (постоянном) и динамическом(переменном) нагружениях.
3.2.1. Расчет при действии постоянных нагрузок. Максимальный изгибающий момент, действующий на балансир
, (67)
где
- длина
переднего плеча балансира, м.
Максимальное напряжение
,
(68)
где W- полярный момент сопротивления сечения балансира действию данного изгибающего момента, м3.
Коэффициент запаса прочности при действии постоянных нагрузок в случае хрупкого разрушения
, (69)
где
-
предел прочности материала балансира,
Па.
3.2.2. Расчет при действии переменных нагрузок. Минимальный изгибающий момент, действующий на балансир и возникающий при движении ТПШ вниз
, (70)
где
-
минимальная
нагрузка в ТПШ (усилие от массы колонны
штанг), н. Минимальное
значение напряжения
,
(71)
Значение амплитуды изменения напряжения
(72)
Эффективный коэффициент концентрации напряжений, который характеризует действительное снижение предела выносливости вследствие концентрации напряжений при возникновении усталостного (амплитудного) напряжения
,
(73)
где
-
коэффициент, учитывающий форму балансира
(для двутаврового -1,4...
1,6; для двухдвутаврового - 1,7... 2,0);
-
коэффициент,
учитывающий снижение предела выносливости
с ростом размера
сечения (0,8...0,95; 0,9...1,1)
-
коэффициент, учитывающий качество
обработки поверхности (2.5...3.2).
Напряжение при симметричном цикле
нагружения
,
(74)
Коэффициент запаса прочности при действии переменных нагрузок
, (75)
где
-
предел выносливости материала балансира
на изгиб, 0,4σв,
МПа.
Задача
8. Рассчитать
балансир на прочность при действии
постоянных и переменных нагрузок.
Исходные данные для
решения задачи представлены в таблице
7. Общие данные: 
Таблица 7. - Расчет балансира СК на прочность.
|
№ вар. |
|
L, м |
dш2, мм |
dш1 , мм |
К1, м |
кг/м3 |
n, мин-1 |
№ двутавра |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
42(3,5) |
1150 |
16 |
19 |
2,0 |
820 |
15 |
16 |
|
2 |
48(4) |
1160 |
16 |
19 |
2,1 |
830 |
14,8 |
18 |
|
3 |
60(5) |
1170 |
19 |
22 |
2,2 |
840 |
14,6 |
18а |
|
4 |
73(7,5) |
1180 |
19 |
22 |
2,3 |
850 |
14,4 |
20 |
|
5 |
73(7) |
1190 |
19 |
22 |
2,4 |
860 |
14,2 |
20а |
|
6 |
89(6,5) |
1200 |
22 |
25 |
2,5 |
870 |
14,0 |
22 |
|
7 |
89(8) |
1210 |
22 |
25 |
2,6 |
880 |
13,8 |
22а |
|
8 |
48(4) |
1220 |
16 |
19 |
2,7 |
890 |
13,6 |
24 |
|
9 |
60(5) |
1230 |
16 |
19 |
2,8 |
900 |
13,4 |
24а |
|
10 |
73(7,5) |
1240 |
16 |
19 |
2,9 |
910 |
13,2 |
27 |
|
11 |
73(7) |
1250 |
16 |
19 |
3,0 |
920 |
13 |
27а |
|
12 |
89(6,5) |
1260 |
1.6 |
19 |
3,1 |
930 |
12,8 |
30 |
|
13 |
89(8) |
1270 |
16 |
19 |
3,2 |
940 |
12,6 |
30а |
|
14 |
48(4) |
1280 |
16 |
19 |
3,3 |
950 |
12,4 |
30 |
|
15 |
60(5) |
1290 |
19 |
22 |
3,4 |
960 |
12,2 |
27а |
|
16 |
73(7,5) |
1300 |
19 |
22 |
3,5 |
970 |
12 |
27 |
|
17 |
73(7) |
1310 |
19 |
22 |
1,9 |
980 |
11,8 |
24а |
|
18 |
89(6,5) |
1320 |
19 |
22 |
1,8 |
990 |
11,6 |
24 |
|
19 |
89(8) |
1330 |
19 |
22 |
1,7 |
915 |
11,4 |
22а |
|
20 |
48(4) |
1340 |
16 |
19 |
1,6 |
925 |
11,2 |
22 |
|
21 |
60(5) |
1350 |
16 |
19 |
2,15 |
935 |
11 |
20а |
|
22 |
73(7,5) |
1360 |
16 |
19 |
2,25 |
945 |
10,8 |
20 |
|
23 |
73(7) |
1370 |
19 |
22 |
2,35 |
955 |
10,6 |
18а |
|
24 |
89(6,5) |
1380 |
22 |
25 |
2,45 |
965 |
10,4 |
18 |
|
25 |
89(8) |
1390 |
19 |
22 |
2,55 |
895 |
10,2 |
30 |
, мм