Tính toán sức bền và kết cấu máy

tính toán sức bền cho thân dao trên kết cấu

Âäư ạn täút nghãûp Chỉång 4 TÊNH TOẠN SỈÏC BÃƯN V KÃÚT CÁÚU MẠY 4.1. TÊNH TOẠN SỈÏC BÃƯN CHO THÁN DAO TRÃN Kãút cáúu Dỉûa theo sỉû bäú trê ca cạc xilanh trãn chiãưu di thán mạy, ta cọ âỉåüc kãút cáúu ca thán gạ dao trãn. Hçnh 4.1 Kãút cáúu thán dao trãn Thán dao cọ cạc kêch thỉåïc: a = 500mm. b = 2.500mm. h 1 = 600 mm. h 2 = 1.200 mm. S = 80mm. Thán dao cọ kêch thỉåïc v lỉûc tạc dủng nhỉ hçnh v: Gi sỉí lỉûc tạc dủng lãn thán dao phán bäú âãưu, ta cọ så âäư lỉûc tạc dủng lãn thán dao nhỉ sau: Hçnh 4.2 Så âäư lỉûc tạc dủng Âãø tênh toạn sỉïc bãưn cho thán gạ dao trãn khi lm viãûc våïi cäng sút låïn nháút ca mạy ta mä hçnh họa thán thnh mäüt dáưm cọ màût càõt ngang thay âäøi, chëu ti trng phán bäú q = 10 6 N/m v gi sỉí lỉûc tạc dủng ca 3 bäü xilanh - piston l cạc phn lỉûc tạc dủng lãn dáưm thç ta cọ så âäư âãø tênh toạn nhỉ sau: Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 46 b a b a A B C D E 6000mm q A B C D E Q Y Y Q Q Y a b b a q a A b b B C a D E Âäư ạn täút nghãûp Hçnh 4.3 Så âäư tênh toạn Ta tháúy dáưm trãn l mäüt dáưm siãu tènh âãø gii âỉåüc bi toạn ny ta dng phỉång phạp gii bàòng phỉång trçnh 3 mämen áøn säú l cạc mämen M 0 = - q.a 2 /2 , M 1 v M 2 = - q.a 2 /2. Tạch dáưm ra thnh cạc dáưm âån gin âãø âm bo dáưm lm viãûc nhỉ mäüt dáưm thỉûc ta thãm vo cạc mämen tải cạc gäúi tỉûa: Hçnh 4.4 Så âäư mämen tải cạc gäúi Biãøu âäư mämen do ti trng gáy ra: - Trãn âoản AB ta cọ ( a Z 0 ≤≤ ) M 2 = - q.z 2 /2 Tải Z = 0 ⇒ M z = 0. Tải Z = a ⇒ M z = - q.a 2 /2. Trãn âoản BC ta cọ ( b ≤≤ Z 0 ) gäúc tải B M z = (q.b.z/2) / (q.z 2 /2). Tải Z = 0 ⇒ M z = 0 Z = b/2 ⇒ M z = q.b 2 /8 Z = b ⇒ M z = 0 Trãn âoản CD ta cọ: Z = 0 ⇒ M z = 0 Z = b/2 ⇒ M z = qb 2 /8 Z = b ⇒ M z = 0 Trãn âoản DE ta cọ: M z = - q.z 2 /2 Z = 0 ⇒ M z = =0 Z = a ⇒ M z = - q.a 2 /2 Tỉì cạc säú liãûu vỉìa tênh toạn ta cọ âỉåüc biãøu âäư mämen ún do ti trng gáy ra cọ dảng nhỉ sau: Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 47 p B A C D O M M O M 1 M 1 M 2 M 2 a b b a 2 2 b a 2 8 b 2 b a b b A B C D E a a b 2 b 2 b 8 B Âäư ạn täút nghãûp Hçnh 4.5 Biãøu âäư mämen do ti trng gáy ra Láûp phỉång trçnh 3 mämen cọ dảng nhỉ sau:                 + ++ Ω + Ω −= + + + ++ − 1 1 . 1 . 6. 1 1 2 1 . i l i b i i l ii i M i l i M i l i l i M i l α (4.1) Trong âọ: i = 1 l 1 = l 2 = b a 1 = b 2 = b/2 m 0 = m 2 = - q.a 2 /2 12 . 2 83 2 32 1 bq b b q ==Ω 12 . 3 12 bq =Ω=Ω Cọ âỉåüc giạ trë ca M 1 ta s âi v biãøu âäư mämen ún v lỉûc càõt do ti trng gáy ra ca dáưm liãn tủc. Trãn âoản AB ta cọ: Tải Z 1 = 0 ⇒ M = 0 Z 1 = a ⇒ M = - 1,25.10 5 Nm Trãn âoản BC ta cọ: Tải Z 2 = 0 ⇒ M = - 1,25.10 5 Nm Z 2 = 1,013 ⇒ M = 3,876 Nm Z 2 = b = 2,5 ⇒ M = - 7,187.10 5 Nm Trãn âoản CD ta cọ: Tải Z 3 = 0 ⇒ M = - 7,187.10 5 Nm Z 3 = 1,487 ⇒ M = - 3,876.10 5 Nm Z 3 = 2,5 ⇒ M = - 1,25.10 5 Nm Trãn âoản DE ta cọ: Z 4 = 0 ⇒ M = - 1,25.10 5 Nm Z 4 = a ⇒ M = 0 Giạ trë ca lỉûc càõt Trãn âoản AB: Z 1 = 0 ⇒ Q y = 0 Z 1 = a ⇒ Q y = 5.10 5 N Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 48 Âäư ạn täút nghãûp Trãn âoản BC: Z 2 = 0 ⇒ Q y = - 1,012.10 6 N Z 2 = 2,5 ⇒ Q y = 1,487.10 6 N Trãn âoản CD: Z 3 = 0 ⇒ Q y = - 1,488.10 6 N Z 3 = 2,5 ⇒ Q y = 1,012.10 6 N Trãn âoản DE: Z 4 = 0 ⇒ Q y = 5.10 6 N Z 2 = a ⇒ Q y = 0 Tỉì cạc säú liãûu â tênh toạn trãn ta v âỉåüc cạc biãøu âäư mämen ún v lỉûc càõt ca dáưm Biãøu âäư mämen ún: Biãøu âäư lỉûc càõt: Hçnh 4.7 Biãøu âäư lỉûc càõt Våïi cạc säú liãûu tênh toạn âỉåüc ta âi kiãøm tra bãưn cho thán giạ dao trãn Trãn biãøu âäư näüi lỉûc tải âiãøm C âäưng thåìi vỉìa cọ Q y låïn nháút v M x låïn nháút, do váûy ta kiãøm tra bãưn cho dáưm tải âiãøm C. Âiãøm C chëu ỉïng sút phàóng âàûc biãût theo thuút bãưn thãú nàng biãún âäøi hçnh dảng ta cọ: [ ] σσσ ≤+= 2 3 2 T td (4.2) Trong âọ: Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 49 1.513 4.48 1.25x10Nm 5 7.187x10Nm 5 1.25x10Nm 5 3.876x10Nm 5 3.876x10Nm 5 a b b a A C D B E 5x10N 5 6 1.012x10N 1.487x10N 6 6 1.487x10N 1.012x10N 6 A B C D E a b b a Hçnh 4.6 Biãøu âäư mämen ún Âäư ạn täút nghãûp max Υ= x J x M σ (4.3) Tải C ta cọ: M x = 7,187.10 5 Nm J x = b.h 3 /12 = 80.600 3 /12 mm y max = 600/2 = 300mm Thay vo ta cọ: Nm 5 5 10291497 001440 30101877 ., , , , == σ d x S x J y Q 2 . =Τ Tải C ta cọ: Q y = 1,488.10 6 N       −= 2 2 2 42 y hb S x : Mämen ténh âäúi våïi trủc trung ho x ca pháưn màût càõt nàòm vãư mäüt phêa ca âỉåìng cọ toả âäü y l âỉåìng m ta xẹt âäúi våïi ỉïng sút tiãúp (y = 0) b: Bãư räüng ca màût càõt J x = b.h 3 /12 (4.4) ⇒ ỈÏng sút tiãúp cỉûc âải tải âỉåìng trung ho T max = F Q y . 2 3 Trong âọ: Q y = 1,488.10 6 N F = b.h = 0,08.0,6 Váûy T = 31, 625.10 6 N/m 2 ⇒ 26622 1015910625331729149 mN td / ,, =+= σ Ta cọ: [ ] 262 1037037 mNmmkg /./ == σ ⇒ [ ] σσ < td Âiãøm I, trảng thại dáưm chëu ỉïng sút âån 25 10875201 mNy J M x x b /., max == σ Nhỉ váûy: [ ] 26 10370 mN b /. =< σσ Âiãøm B, trảng thại dáưm chëu ỉïng sút phàóng âàûc biãût: [ ] σσσ ≤Τ+= 22 3 td (4.5) Trong âọ: max Υ= x J x M σ = 21,7.10 6 N/m 2 T max = F Q y . 2 3 = 31,625.10 6 N/m 2 ⇒ 26622 108195410625331172 mN td /.,.,, =+= σ Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 50 Âäư ạn täút nghãûp Nhỉ váûy: [ ] 26 10370 mN td /. =≤ σσ Tênh toạn âäü vng thán dao: Dng pháưn mãưm tênh toạn RDM ta cọ âỉåüc âäü vng thán dao tải cạc màût càõt nguy hiãøm hay âäü vng låïn nháút Biãøu âäư âäü vng: Hçnh 4.8 Biãøu âäư âäü vng Biãøu âäư gọc xoay: Hçnh 4.9 Biãøu âäư gọc xoay Váûy âäü vng låïn nháút ca thán dậ tải K 1 v K 2 trãn biãøu âäư âäü vng l: f = 2,254mm. Gọc xoay låïn nháút tải N 1 v N 2 trãn biãøu âäư gọc xoay l: φ 1 = φ 2 = 3,126.10 -3 rad 4.2. TÊNH SỈÏC BÃƯN THÁN DAO DỈÅÏI Så âäư lỉûc tạc dủng lãn thán gạ dao dỉåïi: Hçnh 4.10 Så âäư lỉûc tạc dủng lãn thán gạ dao dỉåïi Ta tháúy ràòng thán dao dỉåïi chëu lỉûc tạc dủng ca ngoải lỉûc giäúng nhỉ thán dao trãn, gäúi â âỉåüc gia cỉåìng cạc gán chëu lỉûc v liãn Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 51 4.412 2.254mm 1.412mm K K 1 2 A B C D E a b b a 0.637 Ø rad -3 A B C D E a b b a 3.126x10 q A B C D E a b b a Âäư ạn täút nghãûp kãút bàòng hn. Do âọ âäü vng ca thán dao s ráút nh, vç váûy ta khäng cáưn âi tênh toạn âäü vng ca thán dao dỉåïi. Kãút cáúu ca thán dao dỉåïi Hçnh 4.11 Kãút cáúu thán gạ dao dỉåïi 4.3. TÊNH TOẠN SỈÏC BÃƯN CHO CÁƯN PISTON. Kãút cáúu Hçnh 4.12 Kãút cáúu ca cáưn piston Ta mä hçnh cáưn piston nhỉ mäüt thanh chëu nẹn âụng tám mäüt âáưu chëu tạc dủng ca lỉûc ẹp mäüt âáưu gi sỉí âỉåüc cäú âënh, lỉûc ẹp åí âáy chênh l lỉûc P max cáưn âãø ún phäi thẹp. Trong âọ: P max = 6.000.000 N Do bäú trê 3 piston - xilanh cho nãn: P 1 = 2.000.000N Ta cọ 12122 0 PNPNF =⇒=−= ∑ Váûy N 2 = P 1 = 2.10 6 N Theo âiãưu kiãûn bãưn ta cọ mún âm bo sỉû lm viãûc an ton khi thanh chëu kẹo nẹn âụng tám thç ỉïng sút låïn nháút trãn màût càõt ngang ca nọ khäng âỉåüc vỉåüt quạ ỉïng sút cho phẹp: [ ] σσ <=⇒ F N Z Z (4.6) Trong âọ: N z : Lỉûc dc Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 52 P 1 NZ 150mm 0.5 0.52.252.250.5 Âäư ạn täút nghãûp F : tiãút diãûn màût càõt ngang z σ : ỉïng sút låïn nháút [ ] σ : ỉïng sút cho phẹp ÅÍí âáy ta chn thẹp 45 thỉåìng họa nãn [ ] [ ] [ ] ch n ch n k n σ σσ σ σ ==== 0 Våïi: ch σ : Giåïi hản bãưn chy ca váût liãûu ch n : Hãû säú an ton theo giåïi hản bãưn chn n = 1,1; cb σ = 260 N/mm 2 Váûy ta cọ: [ ] σ π σ Z N D Z N F ≥⇒≥ 4 2 [ ] πσ Z N D 4 ≥⇒ = 108,4mm váûy ta chn âỉåìng kênh trủc piston l D= 110mm 4.4. TÊNH BÃƯ DY THNH XILANH Kãút cáúu Tênh toạn bãư dy ca xilanh chëu âỉåüc ạp lỉûc P 1 khi mạy lm viãûc våïi lỉûc nháún P max . Tênh toạn: Ta xem xilanh nhỉ mäüt äúng trn cọ v mng, khi âọ ta âỉa bi toạn vãư bi toạn mng cọ bạn kênh R = 320/2 = 160mm P = 259kg/cm 2 = 25,9N/mm 2 Do âäü dy ca thnh nh hån nhiãưu so våïi âỉåìng kênh xilanh nãn ta tênh toạn gi thiãút khäng mämen Ta tỉåíng tỉåüng càõt xilanh våïi màût phàóng càõt ngang nhỉ hçnh v, b âi mäüt pháưn v xẹt sỉû cán bàòng ca pháưn cn lải. Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 53 P 1 D Âäư ạn täút nghãûp δ Ta cọ phỉång trçnh cán bàòng δπσ R k 2 =Ρ (4.7) Trong âọ: δ: chiãưu dy ca thnh xilanh R: bạn kênh trong ca thnh xilanh P: lỉûc dc trủc âỉåüc xạc âënh bàòng cäng thỉïc P = π.R 2 . ρ (4.8) Cán bàòng hai phỉång trçnh (4.7) v (4.8) trãn ta âỉåüc: δ σ 2 PR K . = (4.9) Tỉì phỉång trçnh laplace cho bi toạn v mng ta cọ: ρ δσ Ρ = Ρ + Ρ t t K K (4.10) Trong âọ: P K : bạn kênh cong ca kinh tuún âang xẹt P 1 : bạn kênh cong ca vé tuún âang xẹt Do xi lanh hçnh trủ nãn: P K = ∞ P t = R ⇒ ρρ σ R t . . Ρ = ΡΡ = 1 viãút âiãưu kiãûn bãưn theo l thuút M 0 ( L thuút ỉïng sút tiãúp låïn nháút ) [ ] σσσσ ≤−= 31td (4.11) ta cọ thãø b qua thnh pháưn σ 3 chênh l ỉïng sút giỉỵa cạc låïp song song thnh v: do ρ nh nãn σ <<σ K .σ t tỉì phỉång trçnh (4.9) ta cọ: σ t = 2.σ k = P.R/ ρ thay cạc giạ trë σ 1 = σ t v σ 3 = 0 vo phỉång trçnh (4.11) ta âỉåüc: σ td = σ 1 - 0 = σ 1  [σ] ⇒ P.R/ ρ  [σ] (*) Trong âọ: [σ] = [σ] b /n σ b : ỉïng sút cho phẹp våïi váût liãûu CT 3 ta cọ [σ] b = 360N/mm 2 . Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 54 σk Âäư ạn täút nghãûp Våïi n: l hãû säú an ton, chn n = 1,5 ⇒ [σ] = 360/1,5 = 250 thay cạc giạ trë vo phỉång trçnh (*) ta âỉåüc: δ ≥ P.R/[σ] = 11,5mm chn bãư dy ca thnh xilanh l δ = 15mm kiãøm tra: ta cọ: δ/R = 15/160 < 1/10 ⇒ tho mn âiãưu kiãûn ca bi toạn v mng. 4.5. TÊNH CHN VÊT ÂÃØ GHẸP VNG CHÀÕN KHÊT Så âäư cáúu tảo 1. thnh xilanh 2. piston 3. vêt 4. vng chàõn khêt 5. trủ piston Tênh toạn cạc thäng säú: D = 320mm d = 110mm P = 5kg/cm 2 Nguùn Hi Âàng 97C 1 C Trang 55 P 1 D P 1 1 2 4 5 3