4.1. Застосування графоаналітичного методу для числового визначення вихідних даних

З теорії механізмів і машин відомо, що графоаналітичний метод (метод планів) дає можливість досліджувати кінематику та динаміку механізмів без складних математичних обчислень. При використанні цього методу механізм (або його кінематична схема) викреслюється в певному масштабі в крайніх, а при необхідності - і в проміжних положеннях, аналізується кінематика руху механізму і при цьому знімають необхідні дані.

Розглянемо застосування графоаналітичного методу на конкретному прикладі, використавши його для визначення максимального необхідного зусилля на штоці гідроциліндра при механічному закриванні дверей виробничого об'єкту.

Визначаємо момент опору рухові дверей (див. рис.4.1.). За допомогою динамометра визначаємо числове значення рушійної сили.

Рис. 4.1. Схема до визначення моменту опору рухові дверей.

Складаємо рівняння моментів відносно осі обертання дверей:

Де О - вісь обертання;

М - момент опору;

Р - рушійна сила;

l - плече.

Звідси: (4.1)

В икреслюємо в масштабі μ, — схему механізму відкривання дверей в крайніх положеннях (див. рис. 4.2.)

Рис.4.2. Схема механізму відкривання дверей.

О – вісь відкривання дверей

F – зусилля на штоці гідро циліндра

А – двері повністю закриті

М – момент опору рухові дверей

Б – двері повністю відкриті

l – плече

1 – двері;

2 – гідро циліндр.

Аналізуємо кінематику руху механізму між крайніми положеннями. З аналізу видно, що зусилля на штоці гідроциліндра (F) та момент опору відкриванню дверей (М) зв'язані залежністю:

(4.2.)

де - плече (віддаль від лінії дії сили F де осі обертання 0). Очевидно, що

(4.3.)

що відповідає положенню Б механізму, тому при

(4.4)

де – (4.5)

де l – плече, виміряне на кресленні, в мм

μ – масштаб виконання креслення, в ;

– дійсна величина плеча, м

М – момент опору, в Н·м

- максимальне зусилля на штоці гідро циліндра, в Н.

4.2. Приклад виконання типових розрахунків

4.2.1. Розрахунок на міцність зварних з’єднань

Рис.4.3. Стикове з’єднання Рис.4.4. З’єднання кутовим швом

Основним критерієм працездатності зварних з'єднань є міцність. Розрахунок на міцність ґрунтується на припущенні, що напруження в шві розподіляються рівномірно як по довжині, так і по перерізу.

Розрахунок стикових швів (див.рис. 4.3) виконують на розтяг чи стик по перерізу з'єднуваних деталей без врахування потовщення шва. Умова міцності на розтяг має вигляд:

, (4.6)

де F – розтягуюча сила;

А – площа поперечного перерізу;

δ – товщина шва (приймається рівною товщині з'єднувальних деталей);

– довжина шва;

– розрахункове напруження розтягу для шва;

– допустиме напруження розтягу для шва (Додаток В табл. 1)

Розрахунок кутових, таврових з'єднань та з'єднань внакладку, виконаних кутовими швами, виконують на зріз по небезпечному перерізу I-І (див.рис.4.4).

Розрахунок кутового шва при дії розтягуючої чи стискаючої сили виконують за умовою:

, (4.7)

Де F – розтягуючи (стискаюча) сила;

А – площа зрізу;

к – катет шва;

– розрахункова довжина шва.