Расчеты на прочность

Основные конструктивные элементы технологического оборудования и особенности их расчета

Вопросы для самопроверки

1. На какие группы можно разделить технологическое оборудование для ТО и ремонта автомобилей?

2. На какие группы по функциональному назначению делится технологическое оборудование для соответствующего вида работ?

3. На какие виды по типу привода подразделяют технологическое оборудование?

4. В каком порядке проектируется технологическое оборудование для технического обслуживания и ремонта автомобилей?

5. Какие разделы содержит техническое задание на проектирование изделия?

6. Какие разделы содержит техническое предложение на проектирование изделия?

7. Какиеразделы содержит эскизный проект на проектирование изделия?

8. Что входит в эксплуатационную документацию?

9. Что указывается в паспорте на изделие?

10. Что указывается в формуляре?

11. Что указывается в ремонтных документах?

Конструкция различных видов технологического оборудования для ТО и ремонта автомобилей отличается большим разнообразием. В конструкции используются практически все известные технические системы: механические, электрические и электронные, гидравлические и пневматические. Соответственно при проектировании выполняются все необходимые виды расчетов, определяемые особенностями конструкции конкретного изделия. Любой расчет должен выполняться по следующей схеме:

- исходные данные для расчета;

- составление расчетной схемы;

- выявление основных критериев работоспособности;

- выполнение необходимых расчетов;

- выводы и заключения.

Условие прочности при статистическом нагружении записывается в следующем виде:

σ_max = [рф] ≤ [σ]; (1)

τ_max = [рф] ≤ [τ]; (2)

или

n = [рф] ≤ [n], (3)

где σ_max, τ_max - соответственно максимальные нормальные и касательные напряжения;

[σ], [τ] – допускаемые напряжения;

[рф] – расчетные формулы;

n – расчетный коэффициент запаса прочности;

[n] – допускаемый коэффициент запаса прочности

Расчетные формулы при растяжении-сжатии

σ = F / S, (4)

где F – продольная сила, действующая в рассматриваемом сечении;

S – расчетная площадь сечения:

- при сдвиге

τ_x = F_x / S, (5)

где F_x – поперечная сила;

- при смятии

σ_cm = F / S_см, (6)

где F – действующая сила;

S_см – площадь смятия

- при чистом изгибе

σ_max = М_и / W_и, (7)

где М_и – изгибающий момент в рассматриваемом сечении;

W_и – осевой момент сопротивления этого сечения;

- при кручении

τ_max = М_к / W_p, (8)

где М_к – крутящий момент в рассматриваемом сечении;

W_p – полярный момент сопротивления полярного сечения.

При сложном напряженном состоянии расчет следует проводить по эквивалентному напряжению в соответствии с гипотезами прочности. Наиболее распространенными гипотезами являются: теории наибольших касательных напряжений, потенциальной энергии формообразования, средних касательных напряжений.

Согласно гипотезе наибольших касательных напряжений условие прочности имеет вид:

σ_ek = σ₁ - σ₃ ≤ [σ]. (9)

Согласно гипотезе потенциальной энергии формообразования

σ_ek = 1/(2)^1/2 · [(σ₁ - σ₂)² + (σ₂ - σ₃)² + (σ₁ - σ₃)²]^1/2 ≤ [σ], (10)

где σ₁, σ₂, σ₃ – соответственно наибольшее, среднее и наименьшее главные напряжения.

Расчетные формулы для плоского напряженного состояния по гипотезе наибольших касательных напряжений

σ_ek = (σ²_∑ + 4τ²)^1/2; (11)

по гипотезе потенциальной энергии формообразования

σ_ek = (σ²_∑ + 3τ²)^1/2, (12)

где σ_∑ = σ+ σ_u = F/S + М_х/W_x + М_у/W_y, (13)

М_х, М_у – изгибающие моменты в расчетном сечении,

W_x, W_y – осевые моменты сопротивления этого сечения.

Допускаемое напряжение для пластичных материалов

[σ] = σ_т / [n]_т, (14)

где σ_т – предел текучести при растяжении.

Величина [n]_т обычно принимается равной 1,2... 2,5.

Для хрупких материалов в соответствии с гипотезой Мора

σ_ek = σ₁ - kσ₃, (15)

где k = σ_вс – σ_вр;

σ_вр, σ_вс – соответственно пределы прочности при растяжении и сжатии.

Для чугунов в среднем k = 0,3; для сталей с твердостью меньше HRC 60 величина k = 0,5.

При плоском напряженном состоянии

σ_ek = σ_∑/2 (1 – k) + 1/2 (1 + k) (σ²_∑ + 4 τ²)^1/2 ≤ [σ], (16)

где σ_∑ = F/S + (М_х² + М_у²)^1/2 / W_u; τ = М_z / W_p; (17)

М_х, М_у - изгибающие моменты в расчетном сечении;

М_z = М_k;

W_u, W_p – осевой и полярный моменты сопротивления сечения.

Для волокон, работающих на растяжение, допускаемые напряжения

[σ]_p = σ_вр / [n]_в (18)

и для работающих на сжатие

[σ]_с = σ_вс / [n]_в. (19)

При расчете на контактную прочность

σ_ek = 0,6 p_o ≤ [σ]_н, (20)

где p_o – наибольшее давление в пределах деформированного объема;

[σ]_н - допускаемое контактное напряжение.

Расчеты при переменных напряжениях по коэффициентам запаса прочности выполняют как проверочные после конструирования сборочной единицы, в состав которой входит данная деталь. При этом необходимо оценить запас сопротивления усталости детали с учетом ее размеров, формы, состояния поверхности и других факторов. Методы такого вида расчетов подробно изложены в литературе [1], [6].

Дата добавления: 2014-11-29