147347 (594335), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 17 – Расчетная схема для базы стенда 19950 мм

Рисунок 18 – Расчетная схема для базы стенда 17260 мм

Рисунок 19 – Расчетная схема для базы стенда 14570 мм

h – высота сечения, м; h₁ – расстояние между полками, м; b – ширина сечения, м; t_ст – толщина стенки, м; t_п – толщина полки, м; 1, 2, 3 – рассматриваемые в расчете точки

Рисунок 20 – Сечение рамы

Металлоконструкция стенда была спроектирована и рассчитана в программе APM WinMachine. Результаты расчетов приведены в Приложениях А и Б.

На металлоконструкцию действуют реакции от усилий вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки, а также вес конструкции.

Вес металлоконструкции стенда G_п, Н:

, (21)

где m_мк – масса металлоконструкции, m_мк = 10600 кг; g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с².

Н.

Расчет на прочность металлоконструкции стенда произведен по методу допускаемых напряжений.

Из Приложений А и Б были выбраны наиболее нагруженные стержни, их расчет приведен ниже. Расчетные схемы приведены на рисунках 17 – 19.

2.3.1.1 Проверка прочности сечения стержня Rod57

Таблица 7 – Исходные данные для стержня Rod57

Продольное усилие N, Н	Поперечное усилие Qу, Н	Поперечное усилие Qx, Н	Момент кручения Т, Н м	Изгибающий момент Му, Н м	Изгибающий момент Мх, Н м
-105192,73	-9142,98	-24310,09	-951,838	16813,796	99509,169

Рисунок 21 – Геометрические характеристики сечения стержня Rod57

Условие прочности [5]:

, (22)

где - эквивалентные напряжения, МПа [5]; - допускаемые напряжения, МПа [5].

, (23)

где - суммарные нормальные напряжения, МПа [5]; - суммарные касательные напряжения, МПа [5].

, (24)

где - предел текучести стали, =305 МПа [3]; n₀ – коэффициент запаса прочности стали, n₀=1,4 [3].

МПа.

, (25)

где А - площадь сечения, м² [5] ; I_х - момент инерции относительно главной центральной оси х-х, м [5]; у – расстояние от главной центральной оси х-х до рассматриваемой точки, м [5]; I_у - момент инерции относительно главной центральной оси у-у, м⁴ [5] ; х – расстояние от главной центральной оси у-у до рассматриваемой точки, м [5].

, (26)

где b – ширина сечения, b=0,19 м [5]; t_п – толщина полки, t_п = 0,0178 м [5]; h₁ – расстояние между полками, h₁=0,264 м [5]; t_ст – толщина стенки, t_cт=0,012 м [5].

м².

, (27)

где h – высота сечения, h=0,3 м.

м⁴.

, (28)

м⁴.

, (29)

где - касательные напряжения от действия поперечной силы Q_y, МПа [5];

- касательные напряжения от действия поперечной силы Q_х, МПа [5]; - касательные напряжения от действия момента кручения М_кр, МПа [5].

, (30)

где - статический момент отсеченной части, м³ [5]; b_x – ширина рассеченной части, м [5].

, (31)

где А_отс – площадь отсеченной части сечения для рассматриваемой точки, м² [5]; у_с – расстояние от оси х-х до центра тяжести отсеченной части, м [5];.

Схемы для определения статического момента приведены на рисунках 21 и 22.

Рисунок 22 - Схема к определению статического момента для точки 2

Рисунок 23 - Схема к определению статического момента для точки 3

, (32)

где h – высота рассматриваемого сечения, м [5]; у – расстояние от главной центральной оси х-х до рассматриваемой точки, м [5].

Касательные напряжения , так как величина действующего момента кручения М_кр в рассматриваемых стержнях имеет весьма малое значение.

2.3.1.2 Расчет эквивалентных напряжения для точки 1

Суммарные нормальные напряжения по формуле (25) при y=0,15 м, x = 0,095 м:

МПа.

Статический момент по формуле (31) S_отс=0 при А_отс = 0.

Касательные напряжения по формуле (32) при t_ст=0,012 м, h=0,3 м, y=0,15 м:

МПа.

Суммарные касательные напряжения по формуле (29) МПа.

Эквивалентные напряжения по формуле (23):

МПа.

2.3.1.3 Расчет эквивалентных напряжения для точки 2

Суммарные нормальные напряжения по формуле (25) при y=0,132 м, х=0,006 м:

МПа.

Площадь отсеченной части:

м².

Статический момент по формуле (31) при у_с=0,1411м:

м³.

Касательные напряжения по формуле (30) при м,

МПа.

Касательные напряжения по формуле (32) при t_ст=0,012 м, h=0,3 м, y=0,15 м:

МПа.

Суммарные касательные напряжения по формуле (29):

МПа.

Эквивалентные напряжения по формуле (23):

МПа.

2.3.1.4 Расчет эквивалентных напряжения для точки 3

Суммарные нормальные напряжения по формуле (25) при y=0 м, х=0,006 м:

МПа.

Площади отсеченных частей:

м²; м².

Статический момент по формуле (31) при у_{с 1}=0,1411 м; у_{с 2}=0,066 м:

м³.

Касательные напряжения по формуле (32) при м:

МПа.

Касательные напряжения по формуле (33) при t_ст=0,012 м, h=0,3 м, y=0:

МПа.

Суммарные касательные напряжения по формуле (29):

МПа.

Эквивалентные напряжения по формуле (23):

МПа.

В результате расчетов, выяснилось, что самая нагруженная точка 1.

Проверка выполнения условия прочности (22):

.

Условие прочности соблюдается.

2.3.1.5 Расчет эквивалентных сечений

Опасные сечения, сходные по геометрическим параметрам с сечением стержня Rod57 рассчитаны по формулам (22) – (32).

Расчетные схемы для соответствующих значений базы платформы изображены на рисунках (17) – (19). Максимальные усилия в стержнях взяты из Приложения А и приведены в таблице 8. Результат расчетов сведен в таблицу 9.

Таблица 8 – Максимальные нагрузки в стержнях

Таблица 9 – Результаты расчетов

№ стержня	Рассматриваемая точка сечения	Суммарные нормальные напряжения	Касательные напряжения	Касательные напряжения	Суммарные касательные напряжения	Эквивалентные напряжения
Rod 255	1	191,7	0	1,91	1,91	191,8
	2	110,8	37,5	2,14	39,6	39,6
	3	21,2	45,7	3,83	49,5	88,4
Условие прочности выполняется: 191,7 МПа < 217,9 МПа
Rod 256	1	106,6	0	1,87	1,87	106,7
	2	36,4	31,4	2,09	33,5	68,5
	3	21,3	38,3	3,74	42,1	75,9
Условие прочности выполняется: 106,6 МПа < 217,9 МПа
Rod 60	1	88,9	0	0,944	0,944	88,9
	2	17,6	0,771	1,056	1,83	17,8
	3	15,6	0,94	1,89	2,83	16,3
Условие прочности выполняется: 88,9 МПа < 217,9 МПа
Rod 7	1	94,5	0	0,412	0,412	94,6
	2	36,8	2,69	0,461	3,15	37,2
	3	5,72	3,28	0,824	4,1	9,11
Условие прочности выполняется: 94,5 МПа < 217,9 МПа
Rod 19	1	151,2	0	0,488	0,488	151,2
	2	79,4	9,2	0,515	9,73	81,2
	3	4,84	10,3	0,975	11,3	20,1
Условие прочности выполняется: 151,2 МПа < 217,9 МПа
Rod 42	1	124,9	0	0,461	0,461	124,9
	2	56,3	4,3	0,515	4,77	56,9
	3	4,85	6,27	0,975	7,24	13,5
Условие прочности выполняется: 124,9 МПа < 217,9 МПа
Rod 31	1	87,7	0	0,436	0,436	87,7
	2	28,1	1,94	0,488	2,42	28,4
	3	6,04	2,36	0,872	3,23	8,24
Условие прочности выполняется: 87,7 МПа < 217,9 МПа
Rod8	1	137,9	0	0,61	0,61	137,9
	2	50,6	4,61	0,678	5,29	51,4
	3	8,61	5,62	1,21	6,83	14,6
Условие прочности выполняется: 137,9 МПа < 217,9 МПа
Rod20	1	167,9	0,664	0,664	0,664	167,9
	2	70,5	8,01	0,743	8,75	72,1
	3	6,99	9,76	1,33	11,1	20,4
Условие прочности выполняется: 167,9 МПа < 217,9 МПа
Rod43	1	150,8	0	0,664	0,664	150,8
	2	55,4	4,72	0,743	5,47	56,2
	3	6,99	5,76	1,33	7,09	14,1
Условие прочности выполняется: 150,8 МПа < 217,9 МПа
Rod32	1	104,9	0	0,61	0,61	104,9
	2	23,4	0,343	0,677	1,02	23,5
	3	8,46	0,418	1,21	1,63	8,91
Условие прочности выполняется: 104,9 МПа < 217,9 МПа
Rod153	1	160,7	0	0,869	0,869	160,7
	2	63,3	8,9	0,972	9,87	65,6
	3	10	10,9	1,74	12,6	23,9
Условие прочности выполняется: 160,7 МПа < 217,9 МПа
Rod151	1	189,6	0	1,073	1,073	189,6
	2	77,2	9,68	1,2	10,9	79,5
	3	10,9	11,8	2,15	13,9	26,5
Условие прочности выполняется: 189,6 МПа < 217,9 МПа
Rod149	1	175,4	0	1,07	1,07	175,4
	2	64,7	7,32	1,2	8,52	66,4
	3	10,9	8,92	2,15	11,7	22,1
Условие прочности выполняется: 121,2 МПа < 217,9 МПа
Rod147	1	121,2	0	0,869	0,869	121,2
	2	28,6	1,95	0,972	2,92	29
	3	9,99	2,38	1,74	4,11	12,3

Вывод: расчеты показывают, что прочность боковых и хребтовых балок рамы в рассматриваемых сечениях достаточна.

Характеристики

Список файлов ВКР