ДП 23.05.03.16.153.ПЗ (1229214), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

По расчетной схеме (рисунок 3.3б) составлено уравнение моментов:

, (3.1)

из этого следует, что сумма моментов относительно точки a и точки b будут равны:

; (3.2)

. (3.3)

Как было сказано ранее, F_с складывается из двух сил упругости пружин F_м и F_б, веса P₁, из этого следует:

. (3.4)

Тогда R₁ будет равна:

. (3.5)

Минус в уравнение (3.5) говорит о том, что направление R₁ изначально было выбрано по схеме не верно, изменяем ее направление на обратное (рисунок 2.4).

Составим уравнение сил, действующих на балку в вертикальном направление:

, (3.6)

Рисунок 3.4 – Расчетная схема

из этого следует:

, (3.7)

тогда:

. (3.8)

Сила обратная по знаку R₂ будет применена в прочностном расчете защелки, обозначена F₁.

Из того что было сказано ранее, силы, действующие на защелку, определяются внешними силами системы – силами упругости пружин. Для того что бы определить эти силы и в дальнейшим рассчитать нагрузку на защелку, необходимо привести параметры пружин отключения, поджатия и якоря.

На рисунках 3.4, 3.5 представлены эскизы малой пружины поджатия и большой пружины отключения со всеми размерами пружин и зависимостью силы упругости от деформации пружины.

Для того что бы определить силу F_c необходимо сложить силы F_м и F_б. Эти силы определяются по диаграмме нагружения пружин, представленных на рисунках 3.4, 3.5.

F_h3 является максимальной силой пружины при ее максимальной деформации, до соприкосновения витков; F_h2 – рабочая сила пружины при рабочей деформации F_h1 – минимальная сила пружины при минимальной деформации.

Рисунок 3.4 – Диаграмма нагружения пружины поджатия

Рисунок 3.5 – Диаграмма нагружения пружины отключения

В добавок необходимо привести массу штока – 1,5 кг, изоляционной тяги – 1 кг, рычага защелки – 0,6 кг, а также массу пружины отключения – 0,416 кг и поджатия – 0,162 кг. Сила P₁ тогда равняется:

. (3.9)

где m_ш – масса штока;

m_т – масса изоляционной тяги;

m_р – масса рычага защелки;

m_о – масса пружины отключения;

m_п – масса пружины поджатия.

Произведен расчет по формуле (3.9):

Изобразим диаграммы нагружения в одной системе координат, наложенных друг на друга в одном масштабе (рисунок 3.6) для того, чтобы определить значения сил упругости двух пружин.

Рисунок 3.6 – Диаграмма нагружения пружин

Малый треугольник характеризует зависимость силы упругости от деформации для пружины поджатия, большой – для пружины отключения. Угол наклона треугольника характеризует коэффициент жесткости пружины, можно рассчитать по формуле:

(3.10)

где Δx – деформация пружины, мм.

По оси х отложена деформация пружины в миллиметрах, по оси у – сила упругости F_у в ньютонах. Пружины после сборки дугогасительной камеры ВБО­25 и фарфорового изолятора предварительно поджаты в свободном состоянии на величину Δx равное 38 мм для большой пружины отключения и Δx равное 18 мм для малой пружины отключения – не заштрихованная область. Рассчитывается коэффициент жесткости для большой С_б и С_м для малой пружины по формуле (3.10):

Из формул видно, что большая пружина имеет меньший коэффициент жесткости. Расстояние 5 мм характеризует величину «провала» контактов дугагасительной камеры. Расстояние 20 мм характеризует полный ход изоляционной тяги. При деформации малой пружины в 33 мм происходит заклинивание ее витков и дальнейший ход штока не возможен. Рычаг посредством пружин при помощи ролика давит на «клюв» защелки при рабочей деформации в интервале от 0 – b. Разумно выбирать величину Δx до конечной точки деформации в интервале a – b.

Из формулы (3.10) выражается F и определяется сила упругости большой пружины (отключения) и малой пружины (поджатия):

При деформации Δx_б=45 мм, Δx_м=25 мм:

При Δx_б =50 мм, Δx_м =30 мм:

При Δx_б =58 мм, Δx_м =36 мм:

Произведен расчет по формулам (3.5), (3.8) из первых полученных значений F_1б и F_1м:

Проверка производится по формуле (3.1):

197898,1053=1978898,1053;

Проверка сошлась, тогда:

Повторный расчет силы F₁ для остальных значений сил упругости пружин поджатия и отключения при различной деформации Δx сводится в таблицу 3.1.

В результате расчета были получены три значения силы F₁ для первого случай нагружения, данные значения буду использованы для прочностного расчета защелки ВБО-25.

Для второго случая воздействия сил изобразим по рисунку 3.2а защелку исключительно в момент удара якоря по плечу защелки (рисунок 3.7).

Таблица 3.1 – Расчет силы, действующей на защелку в первом случае

Рисунок 3.7 – Якорь воздействует на защелку

Сила удара F₂ определяется силой упругости пружины якоря F_я и весом якоря P₂, сила трения относительна мала чем можно пренебречь в расчете. Сила удара F₂ определяется:

(3.11)

На рисунке 3.8 приведен эскиз пружины якоря.

Пружина посредством штока и рычага взводится до заклинивания витков пружины, следовательно, на максимальную величину деформации.

Необходимые параметры пружины якоря приведены в таблицы 3.2

Рисунок 3.8 – Эскиз пружины якоря: 1 – пружина; 2 – стакан; 3 – стержень; 4 – толкатель

Таблица 3.2 – Параметры пружины якоря

Длина пружины при этом рассчитывается по формуле:

(3.12)

Индекс пружины рассчитывается по формуле:

(3.13)

Коэффициент жесткости пружины рассчитывается по формуле:

(3.14)

Определяется деформация, Δx_я, пружины якоря по формуле:

; (3.15)

Далее производится расчет силы упругости пружины якоря:

; (3.16)

На рисунке 3.9 приведена диаграмма пружины якоря по полученным параметрам.

С учетом потерь от силы тяжести определяется F₂ по формуле (3.11), если P₂ будет равна 1,96 Н:

Полученное значение F₂ является силой для второго случая нагружения защелки и будет использоваться в качестве исходных данных при выполнении прочностного расчета.

Рисунок 3.9 – Диаграмма нагружения пружины якоря

В третьем случае нагружения на защелку действует сила от поршня пневмоцилиндра, приложенная к наружной грани «клюва» защелки (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 –Ролик заходит под защелку

Давление в пневмоцилиндре равно 40 Н/см², критическое давление – 60 Н/см². В результате превращения потенциальной энергии сжатого воздуха, на штоке появляется сила F_ц, которая определяется по формуле:

(3.17)

где P_ц – давление в цилиндре, Н/см²;

S – площадь поверхности поршня, см², определяется по формуле (3.18):

(3.18)

где D – диаметр поршня, равный 10 см.

Из условия равновесия моментов, по рисунку 3.10 справедливо равенство:

(3.19)

тогда сила F₃ определяется по формуле:

(3.20)

Сила упругости возвратной пружины поршня определяется по диаграмме нагружения, представленной на рисунке 3.11. Сила упругости пружины поджатия и отключения в данном расчет выступает в качестве сопротивления ходу поршня. Расчет будет производиться с учетом этих сил, приведенных в таблице 1.1. Значение силы F_п будут взяты в зависимости от деформации Δx_п пружины.

Рисунок 3.11 – Диаграмма нагружения возвратной пружины поршня

Характеристики

Список файлов ВКР