Обоснование темы дипломного проекта

 

;

 

       Из выражения  (3.1.8) определяем опорную реакцию  R_BГ:

 

;

 

Н;

 

       Определяем сумму  моментов относительно точки  В:

 

                                                          ;                                                 (3.1.9)

 

                                            ;                                           (3.1.10)

 

       Из выражения  (3.1.10) определяем опорную реакцию  R_A:

 

;

 

                                             ;

 

Н

 

       Выполняем проверку  правильности выполнения расчетов:

 

                                                                                (3.1.11)

 

;

 

Расчет выполнен верно.

    Просчитываем два предполагаемых  опасных сечения (см.рис.11): сечение 1-1 под дебалансом, ослабленное шпоночным пазом, и сечение 2-2 рядом с подшипником, ослабленное выточкой.

       Определяем изгибающий  момент для сечения 1-1:

 

                                                                                 (3.1.12)

 

;

 

Крутящий момент на валу М_ГМ = 94,4·10³ Н·мм;

       Определяем напряжения  изгиба по формуле:

 

                                                       ;                                                      (3.1.13)

 

где W_и – момент сопротивления сечения изгибу;

 

МПа;

 

       Определяем напряжение  кручения по формуле:

 

                                                        ;                                                      (3.1.14)

 

где W_КР – момент сопротивления сечения кручению;

 

МПа;

 

       По формуле  (15.7) /1/ определяем предел выносливости на изгиб:

 

                                                ;                                             (3.1.15)

 

МПа;

 

По формуле (15.7) /1/ определяем предел выносливости на кручение:

 

                                                  ;                                            (3.1.16)

 

МПа;

 

По формуле (15.7 ) /1/ определяем допускаемое напряжение кручения:

 

                                                    ;                                         (3.1.17)

 

МПа;

 

       По таблице  (15.1) /1/ для шпоночного паза определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении: К_σ = 1,7;      К_τ =1,4.

       По графику  (рис.15.5) /1/ кривая 2 определяем значение масштабного фактора: К_d =0,58.

       По графику  (рис.15.6) /1/ кривая 1 определяем значение фактора шероховатости поверхности: К_F = 1.

       По формуле  (15.6) /1/ принимаем коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости:      ψ_σ =0,1; ψ_τ = 0,05.

       По формуле  (15.5) /1/ определяем амплитуды переменных составляющих:

 

                                                ;                                           (3.1.18)

 

;

 

                                            ;                                               (3.1.19)

 

мм;

 

       По формуле  (15.4) /1/ определяем запас сопротивления по изгибу:

 

                                                     ;                                  (3.1.20)

 

где σ_m = 0 – постоянная составляющая цикла напряжения (см.формулу 15.5 /1/ )

 

 

       По формуле  (15.4) /1/ определяем запас сопротивления на кручение:

 

                                                ;                                        (3.1.21)

 

 

;

 

       При совместном  действии изгиба и кручения  запас сопротивления определяют по формуле (15.3) /1/:

 

                                                   ;                                     (3.1.22)

 

;

 

       Определяем изгибающий  момент для сечения 2-2:

 

                                                                                                             (3.1.23)

 

;

 

Крутящий момент на валу М_ГМ = 94,4·10³ Н·мм;

       Определяем напряжения  изгиба по формуле:

 

                                                      ;                                                     (3.1.24)

 

где W_и – момент сопротивления сечения изгибу;

 

МПа;

 

       Определяем напряжение  кручения по формуле:

 

                                                         ;                                                    (3.1.25)

 

где W_КР – момент сопротивления сечения кручению;

 

МПа;

 

       По таблице  (15.1) /1/ для выточки определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении: К_σ = 1,8;      К_τ =1,35.

       По графику (рис.15.5) /1/ кривая 2 определяем значение масштабного фактора: К_d =0,59.

       По графику  (рис.15.6) /1/ кривая 1 определяем значение фактора шероховатости поверхности: К_F = 1.

       По формуле  (15.6) /1/ принимаем коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости:      ψ_σ =0,1; ψ_τ = 0,05.

       По формуле  (15.5) /1/ определяем амплитуды переменных составляющих:

 

                                                   ;                                        (3.1.26)

 

;

 

                                                    ;                                       (3.1.27)

 

мм;

 

       По формуле  (15.4) /1/ определяем запас сопротивления по изгибу:

 

                                                     ;                                (3.1.28)

 

где σ_m = 0 – постоянная составляющая цикла напряжения (см.формулу 15.5)

 

 

       По формуле  (15.4) /1/ определяем запас сопротивления на кручение:

 

                                                ;                                       (3.1.29)

 

 

;

 

       При совместном  действии изгиба и кручения запас сопротивления определяют по формуле (15.3) /1/:

 

                                                ;                                        (3.1.30)

 

                                          ;                         (3.1.31)

 

Больше напряжено первое сечение.

       Проверяем статическую  прочность при перегрузках –  формула (15.8) При перегрузках напряжения  удваиваются и для второго  сечения σ_И = 115,8 МПа;      τ = 0,4 МПА.

       Определяем предельное допускаемое напряжение по формуле (15.10) /1/:

 

                                                   ;                                                    (3.1.32)

 

МПа;

 

       Определяем эквивалентное напряжение по формуле (15.8) /1/

 

                                   ;                                                     (3.1.33)

 

МПа;

 

       Проверяем жесткость  вала. По условиям работы опасным является прогиб вала под дебалансом. Для определения прогиба используем табл.15.2 /1/. Средний диаметр на участке L (рис. 15.1) /1/ принимаем равным d_Д = 135 мм.

      Определяем момент  инерции Ј:

 

                                                    ;                                                      (3.1.34)

 

мм;

 

       Определяем прогиб  в вертикальной плоскости от  веса дебалансов:

 

                                                    ;                                              (3.1.35)

 

;

 

Прогиб в вертикальной плоскости  равен нулю.

       Определяем прогиб  в горизонтальной плоскости от  силы F_М:

 

                                  ;                                            (3.1.36)

 

мм;

 

       Определяем суммарный  прогиб:

 

                                                 ;                                                    (3.1.37)

 

мм;

 

    Таким образом, условия  прочности и жесткости выполняются.  По этим условиям диаметр вала можно сохранить. 

 

     3.2 Расчет на прочность оси штока гидроцилиндра

 

       Выполняем расчет на прочность оси крепления штока гидроцилиндра.

 Составляем расчетную схему  и строим эпюру изгибающих  моментов (рисунок 13).

Из условия равновесия:

 

                                            Н×м.                                            (3.2.1)

 

Максимальный момент будет равен:

 

                                        Н×м.                      (3.2.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13 – Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов

  

Условие прочности по нормальным напряжениям  будет иметь вид:

                                              ;                                           (3.2.3)

 

где W – момент сопротивления сечения, см³.

[s_в] – предел прочности при растяжении, Мпа.

 Момент сопротивления круглого  сечения равен:

 

                                                 ,                                                     (3.2.4)

 

        Диаметр оси  будет равен:

Подставив выражение (3.2.4) в (3.2.3) находим диаметр:

 

                                                         ;                                            (3.2.5)

 

Принимаем материал оси сталь 40Х  у которой [s_в]=530 Мпа.

 

 м.

 

Принимаем диаметр оси d=40 мм.

 

      3.3 Выбор и расчет амортизаторов

 

       При создании вибромашин для уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий важной задачей является виброизоляция рамы с установленными на ней агрегатами трансмиссии, а для машин, на которых в процессе их эксплуатации находится моторист, - виброизоляция рабочего места.

       Основным типом колебаний, применяемых в дорожных машинах, являются круговые колебания, возбуждаемые механическими дебалансными виброзбудителями. Чаще всего для гашения колебаний применяются резинометаллические амортизаторы. Наибольшее распространение имеют  амортизаторы цилиндрической формы (пример см.рис.14).       

     

              

 

                                       Рис 14 Расчетная схема амортизатора

                                                                                                                                    

Амортизатор состоит из двух металлических  пластин, к которым привулканизировывается резина. Одна пластина прикрепляется к раме катка, а другая - к вибровальцу.

При конструировании упругой подвески рабочего органа производится

статический и вибрационный расчет амортизаторов.

       Статическая нагрузка на один амортизатор:

                                                              ;                                                   (3.3.1)

 

где Q1 – сила тяжести подрессоренной части в H;

       n – число амортизаторов.

 

;

 

       Статический прогиб амортизаторов:

 

                                                  ;                                                 (3.3.2)