Разработка стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки (стр. 5 из 16)
2.3 Конструирование элементов стенда
2.3.1 Прочностной расчет боковых и хребтовых балок рамы стенда
Исходные данные: материал: сталь 09Г2; тип сечения: двутавр №60; усилие вывешивания решетки Рвыв: 150 кН; усилие сдвига Qсдв: 170 кН.
Цель расчета: проверка несущей способности боковых и хребтовых балок.
 | |
 | |
 | |
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; tст – толщина стенки, м; tп – 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 Gп, Н:
, (21)где mмк – масса металлоконструкции, mмк = 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] ; Iх - момент инерции относительно главной центральной оси х-х, м [5]; у – расстояние от главной центральной оси х-х до рассматриваемой точки, м [5]; Iу - 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]; tп – толщина полки, tп = 0,0178 м [5]; h1 – расстояние между полками, h1=0,264 м [5]; tст – толщина стенки, tcт=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 Qy, МПа [5]; 
- касательные напряжения от действия поперечной силы Qх, МПа [5]; 
- касательные напряжения от действия момента кручения Мкр, МПа [5]. 
, (30)где
- статический момент отсеченной части, м3 [5]; bx – ширина рассеченной части, м [5]. 
, (31)где Аотс – площадь отсеченной части сечения для рассматриваемой точки, м2 [5]; ус – 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 Мкр 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) Sотс=0 при Аотс = 0.
Касательные напряжения по формуле (32) при tст=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 ус=0,1411м:
м3.