ДП 23.05.03.16.153.ПЗ (1229214), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Рисунок 4.17 – Эпюра напряжения для F2=38,78 Н
На рисунке 4.17 приведена эпюра напряжений при F2 равное 38,78 Н из которой следует, что максимальное напряжение превышает предел текучести стали 40Х, концентрация напряжения приходится на втулку и равно 1373,792 Н/мм2. Используем функцию Solid Works «изометрия-ограничение» для наглядного распределения напряжения (рисунок 4.18).
Из рисунка 4.18 следует, что максимальное напряжение приходится на втулку, но остаточное напряжение в отверстие защелки превышает предел текучести. Полученное напряжение обусловлено трением в крепление.
Рисунок 4.18 – Эпюра напряжения для F2=38,78 Н с ограничением
Произведен динамический расчет для третьего случая нагружения. В данном расчете вместо шарнирной связи используется фиксированная геометрия так, как при воздействии силы F3 в заделки возникает момент, который опрокидывает защелку. Такая связь исключает опрокидывание.
Рисунок 4.19 – Эпюра напряжения для F3=103,19 Н
Рисунок 4.20 – Эпюра напряжения для F3=326,16 Н
Рисунок 4.21 – Эпюра напряжения для F3=516,175 Н
Из рисунка 4.19 можно сказать, что максимальное напряжение не превышает предел текучести и равно 9,7 Н/мм2, что на много меньше чем при статическом расчете. Концентрация напряжения на скруглениях «клюва». По рисункам 4.20, 4.21 так же видно, что максимальное напряжение не выше предела текучести.
Рисунок 4.22 – Эпюра напряжения для F3=888,19Н
Рисунок 4.23 – Эпюра напряжения для F3=1111,16 Н
Рисунок 4.24 – Эпюра напряжения для F3=1301,175 Н
На рисунках 4.22, 4.23, 4.24 представлены эпюра напряжения при давлении в цилиндре 60 Н/см2. По полученным эпюрам можно сказать, что максимальное напряжение в третьем случае нагружения при динамическом расчете меньше чем при статическом. Нагрузки не являются опасными для защелки.
На основе данных расчетов можно сделать следующие выводы:
- «клюв» защелки приходит в негодность при силах F1=1170 Н и F1=1383 Н;
- втулка приходит в негодность при F2=38,78 Н.
Слабые места защелки указаны стрелками на рисунке 4.25. Места концентрации напряжения выделены жирными линиями.
Рисунок 4.25 – Слабые места защелки ВБО-25
5 МЕРОПРИЕТИЯ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ ЗАЩЕЛКИ ВБО-25
5.1 Первые попытки модернизации
В выключателях, выпускаемых начиная с 2014 августа (начиная с ВБО-25 №1720), защелка была модернизирована:
- изменена конструкция «плеча» (рисунок 5.1) – убраны регулировочные болты, усилена зона установки латунный втулки, изменен незначительно профиль взаимодействия ролика и поверхности защелки;
- пружина защелки упразднена, взамен применена новая с большим запасом прочности, которая конструктивно вынесена за пределы «плеча» защелки;
- под «плечо» защелки помещён демпфер, который исключает отскок от плиты, приводящий к срыву выключения.
Недостатки выявленные в процессе выполнения работ над усовершенствованием конструкции защёлки, следующие:
- нетехнологичность, при изготовлении, из-за большего количества механической обработки;
- сложность применения лазерной резки металла из-за неодинаковой толщины по контуру.
Так же была опробована и внедрена партия защелок, изображена на рисунке 5.3. В них нижний профиль имеет форму эксцентрической дуги относительно оси вращения и упирается при вращении по часовые стрелки в плиту точкой «О», обеспечивая зазор от «плеча» до бойка электромагнита. Толщина одинакова по всей площади, а контур вырезан лазером, обеспечивая высокую повторяемость по точности. Слабых сечений, приводящих к поломки «плеча», нет. Недостаток таких защелок – слишком маленькое плечо между осью вращения и точкой упора «О», которое обусловливает значительные силы упругой деформации, стремящие возвратить защелку в обратном направлении и приводит к отскокам от плиты, в результате возникновения колебаний.
На рисунке 5.2 и 5.4 приведены модели модернизированных защелок в среде Solid Works.
Рисунок 5.1 – Первая модернизация защелки
Рисунок 5.2 – Модель первой модернизации защелки в Solid Works
Рисунок 5.3 – Вторая модернизация защелки
Рисунок 5.4 – Модель второй модернизации защелки в Solid Works
Что бы увидеть, как повлияло изменение конструкции защелки на распределение напряжения, произведен расчет для опасных сил, действующих на модернизированные защелки. Будут исследовано только динамическое влияние сил для первого случая нагружения так как при статическом расчете из пункта 4 максимальные напряжения оказались меньше. Для третьего случая нагружения производиться только статический расчет так, как значения напряжений получились выше чем при динамическом.
На рисунках 5.5, 5.6, 5.7 изображены эпюры динамического расчета для первого случая нагружения из пункта 3. Превышения предела текучести в расчете для силы F1 равное 1009 Н не допускается.
Рисунок 5.5 – Эпюра напряжений для F1=1009 Н
Рисунок 5.6 – Эпюра напряжений для F1=1170 Н
Рисунок 5.7 – Эпюра напряжений для F1=1383 Н
Расчет показал, что максимальное напряжение 289,675 Н/м2 при силе F1 равное 1170 Н, больше чем при том же расчете для «старой» защелки и также является опасным. Концентрация напряжения так же на внутренней грани «клюва», но уже расположено чуть выше обычного. При F1 равное 1383 Н, максимальное напряжение 342,410 Н/мм2.
Для второго случая воздействия сил на защелку произведен расчет для силы F2 равное 38,78 Н (рисунок 5.7).
Рисунок 5.7 – Эпюра напряжения для F2=38,78 Н
По рисунку 5.7 и 5.8 можно сказать, что нагрузка нанесет вред защелки, напряжение сконцентрировано на отверстии и целиком приходится на втулку. Отверстие будет со временем изнашиваться при опрокидывании защелки.
Рисунок 5.8 – Эпюра напряжения для F2=38,72 Н с ограничением
На рисунках 5.9, 5.10 изображены результаты статического расчета в третьем случае нагружения из пункта 3 при значении силы F3 равное 516,175 Н и 1301,175 Н.
Рисунок 5.9 – Эпюра напряжения для F3=516,175 Н
Рисунок 5.10 – Эпюра напряжения для F3=1301,175 Н
По эпюрам выше можно сказать, что в момент воздействия ролика на «клюв» напряжение в стали не превышает предел текучести. Концентрируется напряжение так же, как и у «старой» защелки.
Таким образом можно сказать, что защелка первой модернизации не эффективнее «старой».
Для защелки второй модернизации будут произведены динамический и статический расчет для тех же значения сил о которых говорилось выше (рисунки 5.12–5.17).
Рисунок 5.12 – Эпюра напряжений для F1=1009 Н
Рисунок 5.13 – Эпюра напряжений для F1=1170 Н
Рисунок 5.14 – Эпюра напряжений для F1=1383 Н
Рисунок 5.15 – Эпюра напряжения для F2=38,78 Н
Рисунок 5.16 – Эпюра напряжения для F3=516,175 Н
Рисунок 5.17 – Эпюра напряжения для F3=1301,175 Н
По эпюрам напряжений видно, что у второй модернизации защелки, явное превышение предела текучести стали в первом и втором случае нагружения, как и у «старой». Концентрируется напряжение в тех же местах, что и ранее. Статический расчет для третьего случая нагружения показал, что защелка выдерживает нагрузку.
5.2 Модернизация защелки ВБО-25
Из программного расчета пункта 4 самое большая нагрузка при первом случаи нагружения равна 1383 Н и негативно влияет на защелку, для этого значения будет производится модернизация «клюва» защелки. Что бы снизить максимальное напряжение 358,23 Н/мм2, необходимо увеличить сечение «клюва» защелки. Для снижения концентрации напряжение на цилиндрической поверхности отверстия защелки, «плечо» защелки подвергается ряду изменений. Предложенный вариант модернизации представлен на рисунке 5.18 со всеми видоизменениями.
Мероприятия по модернизации: было увеличено значение всех скруглений с 6 мм на 7 мм, толщина «клюва» с 8 мм на 9 мм, длина клюва с 24 мм увеличена на 25 мм. Так же был уменьшен угол между плитой и сопряжением защелки для исключения концентрации напряжения в отверстии под втулку. Форма «плеча» во многом отличается от «старой» защелки, для того что бы снизить напряжения при опрокидывании, «плечо» было усиленно и в конструкцию добавлена «конусность». Так же плавно изменяющая площадь сечения «плеча» по всей длине снижает концентрацию напряжения в отверстии. Скругление позволило снизить максимальное напряжение. Модель защелки в программе Solid Works представлена на рисунке 5.19.
Рисунок 5.18 – Эскиз модернизированного «клюва» защелки ВБО-25
Рисунок 5.19 – Модель модернизированной защелки
Произведен статический расчет модернизированной защелки (рисунок 5.20).
Рисунок 5.20 – Эпюра напряжения статического расчета модернизированной защелки
По рисунку 5.20 видно, что максимальное напряжение равно 241,690 Н/мм2 и не превышает предел текучести.
Динамический расчет для модернизированной защелки при силе F1 равное 1383 Н представлен на рисунке 5.21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
