2.3.Расчёт на прочность пальца крепления гидроцилиндра

P

Ra A B Rв

L \ 2

100

1120

Рис. 9.

Действующую нагрузку Р определяем по формуле:

Р = Р¹ × Fn

где:

Р¹ -давление в гидроцилиндре

Fn –площадь поршня цилиндра

Fn = π × D² = 3,14 × 9 = 28,2 см²

Р = 16 × 10³×10³ × 28 10² × 10² = 44800м = 44,8 км.

Реакция опор точек А и В:

Rа = Rв = Р / 2

Ra = Rв = 44,8 /2 = 22,4 км. = 22400м.

Определяем изгибающий момент:

М изг = R × L / 2 = 22400 × 0,1 / 2 = 1120 м.

Допускаемый предел текучести:

[ δ ] для стали 45 [ δт ] = 353 Мпа

δδ = М / W ≤ [ δ ]

где

W момент сопротивления изгибу

[ δ ] = δт / kз

где

kз коэффициент запаса = 1,5

[ δ ] = 353 /1,5 = 235 Мпа

W = π d³ /32 = 3,14 × 0,05³ / 32 = 1,2 ×10¯5 м³

δ = 1120 / 1,2× 10 –5 = 933,3 10¯5 н/м²

Проверим с допускаемым:

δ =93,33 ×10³≤235 × 10³×10³ = [ δ ]

Прочность обеспечена.

2.4.Расчет на прочность пальца крепления вакуумной камеры

Рис. 10.

Принимаем следующие исходные данные:

1. усилие на штоке гидроцилиндра, Р=45кН

2. диаметр пальца, d=20мм

Определение напряжения среза и коэффициента

запаса прочности .

Определяем напряжение среза по формуле:

Р – усилие на штоке гидроцилиндра, Р=4500кг

S – площадь поперечного сечения пальца,

S=

d – диаметр пальца, d=20мм=2см

Допустимое напряжение среза

[τ]_ср<1500кг/см²

Таким образом, расчетное напряжение среза меньше допустимого:

[τ]_ср> τ_ср

[1500кг/см²]>716,2кг/см²

теперь найдем коэффициент запаса прочности на срез по формуле:

Определение напряжения изгиба и коэффициента запаса прочности .

Определяем напряжение изгиба по формуле:

где

Мизг – изгибающий момент,

Мизг=

Wизг – момент сопротивления изгибу,

Wизг=0,1d³, см³

Допустимое напряжение изгиба :

[δ]_изг=3400кг/см²

Таким образом, расчетное напряжение изгиба меньше допустимого:

δ_изг=[δ]_изг

2812,5кг/см²<[3400кг/см²]

Теперь найдем коэффициент запаса прочности на изгиб по формуле:

По справочнику [8] выбираем материал для пальца – сталь45

2.5. Расчет болтов на прочность

На асфальтоукладчике при монтаже вакуумно-балластного устройства используются стандартные болты М20x1,5 из стали 30X ГОСТ 7788-70 в количестве восьми штук и шесть штук болтов М27x3,0 также из стали 30X.

Болты М27x3 соединяют устройство с фланцем крепления к асфальтоукладчику. Таким образом, эти болты воспринимают только вес ваукуумно-балластного устройства.

Прочность болта при таком виде нагрузки расчитывается по формуле:

,

где: - растягивающая нагрузка;

- внутренний диаметр резьбы.

Растягивающая нагрузка расчитывается по формуле:

,

где: - сила затяжки;

- нагрузка силы тяжести;

- коэффициент внешней нагрузки, =0,2…0,3.

Сила затяжки расчитывается по формуле:

,

где: - коэффициент затяжки;

- внешняя нагрузка.

Коэффициент затяжки имеет значения

Примем среднее значение

Внешняя нагрузка на болт:

Сила затяжки болта:

Растягивающая нагрузка:

Подставив полученные результаты, рассчитаем прочность болтового соединения:

Запас прочности рассчитывается по формуле:

Приведенные расчеты показали, что выбранные болты М27x3,0 обладают более чем достаточным запасом прочности.

Болты М20x1,5 подвержены переменной растягивающей нагрузке, так как соединяют подвижные вакуумно-балластного устройства.

Запас прочности по переменным напряжениям расчитываются по формуле:

,

где: - предел выносливости материала;

- переменное напряжение в болте;

- эффективный коэффициент напряжений в резьбе;

- коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений;

- постоянное напряжение в болте.

Коэффициент примем равным 4.

Коэффициент = 0,1.

Предел выносливости для стали 30X

.

Переменное напряжение в болте рассчитывается по формуле:

,

где: - приращение нагрузки на болт;

- площадь сечения болта.

Приращение нагрузки рассчитывается по формуле:

,

где: - коэффициент внешней нагрузки;

- внешняя нагрузка.

Постоянное напряжение в болте рассчитывается по формуле:

Рассчитаем внешнюю нагрузку на болт:

,

где: – число болтов в соединении;

При расчете силы затяжки болта примем коэффициент затяжки так как в данном болтовом соединении применена пружина, таким образом, соединение затягивается не до упора, а до определенного поджатия пружины.

.

Рассчитаем переменное и постоянное напряжения в болтах:

Подставив полученные результаты в формулу, рассчитаем запас прочности: