Расчет контактных напряжений

Расчетное значение контактного напряжения

Термическая обработка колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ, примем 249 НВ

Термическая обработка шестерни – улучшение, твердость 269…302 НВ, примем 286 НВ

 

Шестерня:

 

Допускаемое контактное напряжение:

σ_Hlim – предел контактной выносливости;

σ_Hlim = 2*НВ_ср+70=642;

Z_N – коэффициент долговечности;

 

Z_R = 0,9 – коэффициент учитывающий влияние шероховатости;

 

Z_V = 1 – коэффициент учитывающий окружной скорости;

S_H = 1,1 – коэффициент запаса прочности;

 [σ]_H1 = 472 МПа;             

 

Колесо:

Допускаемое контактное напряжение:

σ_Hlim – предел контактной выносливости;

σ_Hlim = 2*НВ_ср+70=568;

Z_N – коэффициент долговечности;

Z_R = 0,9 – коэффициент учитывающий влияние шероховатости;

 

Z_V = 1 – коэффициент учитывающий окружной скорости;

S_H = 1,1 – коэффициент запаса прочности;

 [σ]_H2 = 628 МПа;

Допускаемое контактное напряжение передачи:

[σ]_H =[σ]_H1=472 МПа

_;

_;

K_Hv = 1,05 - коэффициент учитывающий внутреннюю динамику нагружения;

K_Hβ - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки;

K_Hβ = 1+ (K_Hβ⁰ -1) K_Hw

K_Hw = 0,19 - коэффициент учитывающий приработку зубьев;

 

K_Hβ⁰ = 1,27 - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки в начальный период работы;

K_Hβ = 1,051

K_Hα – коэффициент распределения нагрузки между зубьями;

K_Hα = 1+ (K_Hα⁰ -1) K_Hw

K_Hα⁰ = 1+0,06(n_ст -5)= 1,034

n_ст  - степень точности;

1,142

 

 

РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

Высота балки:

Принимаем h=560 мм

Ширина сечения стрелы:

b » 0,5h = 0,5  560 = 280 мм.

Толщина стенки:

d_ст=(1/100...1/160)h = (1/100...1/160)560 = 5,6...3.5мм.

Принимаем d_ст = 10 мм.

Подвижная нагрузка от колеса:

Определение веса металлоконструкции.

Вес стрелы, колонны, противовеса рассчитан в пункте 3.1

Проверка статического прогиба.

 

Эпюра изгибающих моментов аналогична приведенной на рисунке 9.

Рисунок 9

 

Рисунок 10 - Сечение стрелы

 

Найдем высоту эквивалентного сечения стрелы:

h_экв = 300+(560-300)*2/3=473 мм

Момент инерции сечения:

 

Прогиб стрелы не должен превышать допустимый прогиб. Для данного типа крана допустимый прогиб - [f_cт] = L / 400 = 4000 / 400 = 10 мм

Прогиб:

мм

 

 

Прогиб в пределах допустимого.

 

Колебания

Период собственных колебаний:

 

с – жесткость, Н/м

 

 

 

 

Время затухания колебаний:

 

 

 

 

 

Проверка прочности

 

[σ]=140 МПа – допускаемое нормальное напряжение;

[σ]`= [σ]*0,6=84 МПа – допускаемое нормальное напряжение для сварных швов;

 

Стрела:

 Расчет в данном случае целесообразно начинать с этого узла, как как в опасном сечении подвижной колонны действует наибольший момент в вертикальной плоскости

М_в=K_Q*Q*L+G_стр*х_стр

K_Q = 1,3 – динамический коэффициент;

М_в=1,3*2500*9,81*4+4760*1,6=1,35*10⁸ Н*мм

Момент инерции опасного сечения стрелы из п. 4.1

I=4.56*10⁸ мм⁴

Момент сопротивления изгибу:

W_в=2*I/h_экв = 2*10⁶ мм³

Напряжение изгиба

σ= М_в/W_в=68 МПа <140 МПа;

Статический момент:

S=b*δ_ст*(h- δ_ст)/2=280*10*(560-10)/2=7.7*10⁵ мм³

Перерезывающая сила:

F= М_в/(2*L/3)=50000 Н

Касательное напряжение в сварных швах:

τ=F*S/(I*b)=50000*7.7*10⁵/(4,56*10⁸*2*0,7*4)=29 МПа  <84 МПа

Колонна

Момент, изгибающий колонну, равен моменту в стреле

Момент сопротивления изгибу колонны

W_изг=0,64*D_кол*δ_кол=0,64*480²*32=4,72*10⁶ мм³

Напряжение изгиба в колонне:

σ= М_в*0,45/W_изг=13 МПа;

Момент скручивающий колонну:

T=0,1*0,45* М_в=6*10⁶ Н*мм

Момент сопротивления кручению:

W_кр=2* W_изг=9,5*10⁶ мм³

Касательное напряжение в колонне:

τ=Т/ W_кр =6*10⁶ /(9,5*10⁶) =0,64 МПа 

Приведенное напряжение в колонне

σ_пр= =13 МПа 

Найдем катет шва k, которым колонна приваривается к основанию:

τ= М_в / W_шв =0,45*1,35*10⁸/(0,64*480²*0,7*k) <84 МПа 

Отсюда

k=6 мм

 

ОПОРНЫЕ УЗЛЫ

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: