1.3Определение допускаемого напряжения по заданной диаграмме растяжения материала.
Площадь поперечного сечения образца до испытаний:
Площадь поперечного сечения после испытания
Расчетная длина=10d0=10*8=80мм
Остаточная деформация
Предел текучести (учитывая FТ=F0.2=10.7kH)
Предел прочности (учитывая Fmax=15kH)
Вычислим характеристики пластичности
Остаточное удельное удлинение
Остаточное удельное сжатие
Допускаемое напряжение [σ] выбираем, как некоторую долю предельного напряжения σпред , то есть
тогда
n=1.8
[σ]=212,9/1.8=118.27Мпа
2.Расчеты на кручение .Проектирование вала кругового сечения
Расчетная схема вала и соответсвующая ей эпюра Мк представлены ниже. Наибольший крутящий момент равен Мкмах=5кНм. Меняя местами шкивы, ищем наиболее оптимальный вариант, при котором расчетный крутящий момент получается наименьшим. Соответсвующая схема нагружения показана на рис 2. При этом варианте расчетный крутящий момент Мкма=3кНм.
Из условий прочности и жесткости определяем искомый диаметр по первому варианту нагружения
Из полученных результатов выбираем наибольший и округляем его по ГОСТ6636-86 в большую сторону и принимаем d1=95мм. Жесткость поперечного сечения данного вала равна
Из условий прочности и жесткости определяем искомый диаметр по второму варианту нагружения
Из полученных результатов выбираем наибольший и округляем его по ГОСТ6636-86 в большую сторону и принимаем d1=85мм. Жесткость поперечного сечения данного вала равна
Требуемый диаметр по второму варианту получился меньше. Тем самым переход от заданного расположения шкивов к рациональному приводит к экономии материала, равной
Построение
эпюры углов закручивания
где GJ
= жесткость сечения,
-
площадь эпюрыкрутящего момента от
начала участка до рассмартиваемого
сечения. Угол закручивания меняется по
линейному закону. Вычислим углы поворота
на границах участков
1 вариант (d=95)
=
2 вариант (d=85)
=
4.
3.Расчет балок на прочность и жесткость
3.1 Проектирование стальной балки.
Вычислим опорные реакции в точке А
Отсюда
момент в заделке MА:
Найдем Реакцию в опоре А
Эпюра
ЭQy.
Она строится по формуле Q=Q0
qz.
В данном случае следует взять знак
минус, т.к. погонная нагрузка направлена
вниз. Поперечная сила постоянна на
участках ВС и СД и изображается наклонной
на участке АВ. Вычислим Qy
в характерных точках
QА=Ra=5qa; QB=Ra-qa=5qa-qa=4qa; QBC = QB =4qa; QCD = QBC =4qa
Эпюра
Эмх. Она строится по формуле
.
Изгибающий момент изменяется по
квадратичному закону на участке AB
и по линейному закону на участках ВС и
СД. Вычислим значения в характерных
точках.
Подбор сечений
И
условия прочности по нормальным
напряжениям
оределяем требуемый момент сорпотивления
поперечного сечения.
по
которому подбираем конкретные сечения.
Круг
:
Принимаем
по ГОСТ 6636-86 нормализованное значение
d0=140мм,
тогда площадь сечения
Прямоугольник:
(при h/b=2)
Принимаем
по ГОСТ 6636-86 нормализованное значение
b=75мм,
для которого площадь сечения A2=2b2
=2*75*75=11250
Двутавр: По ГОСТ 8239-89 выбираем двутавр №22а, для которого Wx3=254cм3 , А3=32,8 cм2
Два швеллера. По ГОСТ 8240-89 выбираем два швеллера №18а, для которых Wx4=2*132=264cм3 , А4=65,6 cм2
Неравнобокие
уголки: Они находятся путем подбора.
Используя формулу
,
выбираем два уголка 20/12,5, для которых
Ix5=1801
cм4
,A5=43.9
cм2
.
Оценка экономичности подобратнных сечений. Расход материала зависит от площади поперечного сечения А. Сравним площади балок
А1:А2:А3:А4:А5=153,93 : 112,5 : 32,8 : 65,6 : 43,9.
Из анализа площадей видно, что наивыгоднейшним сечением является двутавр, а самым неэкономичным – круглое сечение.
Исследование
напряжений в опорном сечении для балки
двутаврового профиля №22а, параметры
которого по ГОСТ 8239,89 равны
Внутренние напряжения в точке С Мс=4qaa=4*10*1*1=40кНм2 . Qc=4qa=4*10*1=40кНм.
Вычислим нормальные напряжения в поперечном сечении в крайних точках.
Касательные
напряжения вычисляются по формуле
Журавского
Определим главные напряжения в точке К (yK=0.1h)
Напряжение в поперечном сечении
Величины главных напряжений
Ориентация главных площадок
Экстримальные касательные напряжения равны по величине
