Технологический расчет доения

     Так  как стержень стальной ( выполнен  из пластичного материала, у  которого пределы прочности на  растяжение и сжатие одинаковы)  воспользуемся следующим уравнением прочности:

   G ≤ [G] ;

   Где : G- наибольшие по абсолютной величине сжимающее  или растягивающее расчетное  напряжение для материала конструкции 

            [G] – допускаемое напряжение. Зависящее  в основном от материала стержня,

        
 
 
 
 
 
 
 

   Рис 17. Эпюра продольной силы (N) и нормальных напряжений [G] в стержне при растяжении

   Как видно  из рис 17 наибольшие нормальные напряжения  сечении Ι-Ι, что еще раз доказывает о том наиболее слабом месте .

      Наибольшее растягивающее напряжение  для стального стержня равно.

   N

   G = — ≤ [G] ,

   F

    где :   N-продольная сила, Н

            F- площадь поперечного сечения в опасном сечении,м2

В заданном случае примем  N=Р=8Н.

Площадь поперечного  сечения найдем вычитанием от общей  площади стержня площади отверстия  радиального и осевого. Получим площадь сечения равную.           

              F = 4.6 мм² = 4.6·10^-6  м²

Тогда наибольшее растягивающие напряжение будет  равно; 

                                                 8                     

     G = ───── = 1.7 ·10⁶  Па = 1.7 мПа

                   4.6 ·10^-6 

   Примем  для изготовления стержня клапана  материал: углеродистую конструкционную  сталь с допустимым  напряжением  растяжения

                   [G] =60 мПа.

Таким образом  условие прочности при растяжении будет выполнятся:

                           [G]= 1.7 мПа<[G]=60 мПА

   Следовательно стержень клапана коллектора имеет  достаточный запас прочности  при растяжении-сжатии в опасном  сечении. 

   3.4 Определение  толщины стенки коллектора. 

   Элемент конструкции находится в опасном  состояние если такое состояние имеется в какой  либо его точке.

       Для расчета толщины стенки  коллектора примем следующие  исходные данные:

    -внутренний диаметр коллектора D =55мм;

   -рабочее  растяжение  р=49 кПа;

   -допускаемое  напряжение для дюралюминиевого  корпуса

                           [G]= 30…80 мПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          Рис 18 сечение коллектора плоскостью Ι-Ι, перпендикулярной оси Х симметрии с действующими на него напряжениями G 0 G m.

          Радиусы кривизны этого элемента  сечения равны

   p ₀ =  D/2;          p m=∞ 

   определим напряжение G0 формулы

           G₀              Gm          Р

                ──  +    ───── =  — ;

                   p ₀         p _m         δ 

   Подставим значения p  0 и p_m в эту формулу, получим 

         G₀           G_m

                   ────   +  ───= Р/δ ;

                D/2        ∞

                                                       

   Откуда  получим                   

                                                               РD

                                                       G₀ = ───

                                                                 2δ                                      
 

   Для определения  напряжения G_m составит условие равновесия части коллектора, расположенной по одну сторону от сечения Ι-Ι, виде суммы проекций сил на ось х получим   

                                                                 

                                                         Р П D²

                                              Σ_х =    ───── - G_m  δ П D =0,

                         4 
 
 

   где :     РП D 2/4 -  равнодействующая давления  (разряжения) на правую сторону коллектора;

               G δ П D –результат действия левой части коллектора на правую ( внутренняя сила, возникающая в сечении Ι-Ι)

   Режим уравнения условия равновесия относительно Gм;

   Gм = рД/(4б) 

   Таким образом, главные напряжения, возникающие в стенке коллектора, имеют следующие значения4

                  РD

   G₁=G₀ = ─── ;

              2б 

   G =G = РD /(4б); 
 

   G=0

   Толщина стенки зависит не только от главных  напряжений, но и от принятой для  расчета теории прочности. Так как  коллектор изготовлен из дюралюминия, то здесь применимы третья и четвертая теории прочности.

        По третьей теории прочности  ( наибольших касательных напряжений) имеем.

                                                     G₁ –G₃≤[G]

   т.к. G₃ =0. то получим 

                   РД

         ────  ≤ [G]

                        2δ 

   Тогда толщина стенки равна  
 

                                                 δ≥ РD / (2 [G])

                                                                                 

                                                     0.53 ∙∙ 55  

                                            δ≥   ─────   =0.4мм

                                                   2 ∙ 40

                     

   По  четвертой теории прочности (удельный потенциальной энергии изменения  формы), имеем

         

Заменим  G₁, G₂,  G₃  значениями, определенными ранее, получим                                                                   

                    
 

   Определим толщину стенки коллектора из приведенной выше формулы, получим 

                                                              √3 РД

                                                   δ≥    ─────

                                                               4[G] 
 

                                                                    √3 ∙ 0,53  ∙ 55

                                                       δ ≥         ──────── =  0,2 6 мм

                                                                            4 ∙ 40 

   Таким образом по четвертой теории прочности требуемая толщина стенки коллектора получается меньшей, чем по третьей, малые значения получаются из-за низкого давления (разряжения) действующего на стенки коллектора.

     С  учетом недостаточности прочности  дюралюминия, а также возможных ударных нагрузок при эксплуатации примем толщину стенки коллектора по рекомендуемому разряду значений равной  δ =2.5мм. 

        3.5. Расчет приемных патрубков  коллектора на прочность.

Рассчитываем  патрубки, соединяющие  коллектор  с доильными стаканами.

Расчеты проведем на прочность при изгибе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Рис.19.  Патрубок коллектора.

   1- патрубок; 2- корпус коллектора 

   Примем ,что на эти патрубки действует  нагрузка равная  массе подвесной  части доильного аппарата.

Так как каждый доильный стакан соединяется трубкой с отдельным патрубком, то примем ,что на один патрубок действует нагрузка равная четвертой части от массы подвесной части аппарата.

            Расчет на прочность проведем  по наибольшим нормальным напряжениям,  возникающим в поперечном сечении  патрубка.

           Условия прочности записываются  в виде;

                                   G _{мах ≤} [G],