Разработка стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки (стр. 8 из 16)
м3. 
м3. 
м3.Касательные напряжения по формуле (30) при
м: 
МПа.Касательные напряжения по формуле (35) при b=0,142 м, y=0:
.Касательные напряжения по формуле (36):
МПа.Суммарные касательные напряжения по формуле (29):
МПа.Эквивалентные напряжения по формуле (23):
МПа.В результате расчетов, выяснилось, что самая нагруженная точка 1.
Проверка выполнения условия прочности (22):
226,4 МПа > 217,9 МПа.
Условие прочности соблюдается, т.к. в металлоконструкции машин допускается превышение допускаемых напряжений на 5%. В данном случае напряжения превышают на 8,5 МПа, что составляет 3,9%.
2.3.2.4 Проверка прочности эквивалентных сечений
Таблица 14 – Максимальные нагрузки в стержнях
| № стержня | Продольная сила N, Н | Поперечная сила Qy, Н | Поперечная сила Qх, Н | Момент кручения Т, Н | Изгибающий момент Му, Н м | Изгибающий момент Мх, Н м |
| Rod 176 | 35713,19 | -22335,33 | -12042,44 | -221,439 | 6840,504 | 24568,793 |
| Rod 175 | -32973,87 | 15231,19 | -12112,64 | 587,806 | 6822,876 | -16998,083 |
| Rod 139 | 3547,89 | -12559,52 | 23660,26 | -998344,29 | 13197,838 | 14201,142 |
| Rod 140 | 238,56 | -57257,1 | 82663,57 | -5509,96 | 15318,196 | 14154,841 |
| Rod 138 | -2757,7 | 6184,6 | 23786,9 | -1668,535 | 13240,038 | -7039,849 |
Опасные сечения, сходные по геометрическим параметрам с сечением стержня Rod177 рассчитаны по формулам (22) – (32). Максимальные усилия в стержнях взяты из приложения А и приведены в таблице 14. Результат расчетов сведен в таблицу 15.
Таблица 15 – Результаты расчетов
| № стержня | Рассматриваемая точка сечения | Суммарные нормальные напряжения | Касательные напряжения | Касательные напряжения | Касательные напряжения | Суммарные касательные напряжения | Эквивалентные напряжения |
| Rod 176 | 1 | 161,6 | 4,19 | 0 | 0,617 | 4,802 | 161,9 |
| 2 | 41,4 | 0 | 11,1 | 0,617 | 11,7 | 46,01 | |
| Условие прочности выполняется: 161,6 МПа < 217,9 МПа | |||||||
| Rod 175 | 1 | 123,9 | 4,21 | 0 | 1,64 | 5,85 | 124,3 |
| 2 | 40,7 | 0 | 7,56 | 1,64 | 9,19 | 43,7 | |
| Условие прочности выполняется: 123,9 МПа < 217,9 МПа | |||||||
| Rod 139 | 1 | 134,9 | 8,22 | 0 | 2,78 | 11,01 | 136,3 |
| 2 | 65,4 | 0 | 6,23 | 2,78 | 9,01 | 67,2 | |
| Условие прочности выполняется: 134,9 МПа < 217,9 МПа | |||||||
| Rod 140 | 1 | 144,4 | 28,7 | 0 | 15,4 | 44,1 | 163,3 |
| 2 | 75,1 | 0 | 28,4 | 15,4 | 43,8 | 106,7 | |
| Условие прочности выполняется: 99,9 МПа < 217,9 МПа | |||||||
| Rod 138 | 1 | 99,9 | 8,27 | 0 | 4,65 | 12,9 | 102,4 |
| 2 | 65,4 | 0 | 3,069 | 4,65 | 7,72 | 66,8 | |
Вывод: расчеты показывают что прочность боковых и хребтовых балок рамы в рассматриваемых сечениях достаточна.
2.3.3 Проверка жесткости боковых и хребтовых балок рамы стенда
Исходные данные: номера стержней в месте максимального прогиба и их узлов, а также величина максимального перемещения в пролете взяты из Приложения В и приведены в таблице 16.
Таблица 16 – Исходные данные
| № стержня | № узла | Расстояние L, мм | Перемещение f, мм |
| Rod57 | 87 | 17100 | 37 |
| Rod 255 | 86 | 24,2 | |
| Rod 256 | 85 | 18,6 | |
| Rod 60 | 84 | 3,71 | |
| Rod 57 | 87 | 14410 | 27,5 |
| Rod 255 | 86 | 17,5 | |
| Rod 256 | 85 | 12,9 | |
| Rod 60 | 84 | 0,727 | |
| Rod 57 | 48 | 11720 | 16,5 |
| Rod 255 | 114 | 9,95 | |
| Rod 256 | 115 | 6,34 | |
| Rod 60 | 84 | 1,98 |
Цель расчета: проверка жесткости рамы стенда.
Условие расчета: в APM WinMachine установлено, что на раму стенда воздействуют самые неблагоприятные нагрузки при вывешивании путевой решетки на 20 мм и сдвиг на 150 мм. Усилие вывешивание 150 кН, усилие сдвига 170 кН.
Рисунок 30 – Расчетная схема
Проверка жесткости заключается в сравнении допустимого прогиба с относительным расчетным прогибом.
Условие жесткости:
, (37)где f – максимальный прогиб, м; L – расстояние между заделками балки, м;
– относительный прогиб; 
– допускаемый прогиб, 
0,005.Результаты расчетов приведены в таблице 17.
Таблица 17 – Результаты расчетов
| № стержня | Расстояние L, мм | Перемещение f, мм | | |
| Rod57 | 17100 | 37 | 0,0022 | 0,0022 < 0,002 |
| Rod 255 | 24,2 | 0,0014 | 0,0014 < 0,002 | |
| Rod 256 | 18,6 | 0,0011 | 0,0011 < 0,002 | |
| Rod 60 | 3,71 | 0,0002 | 0,0002 < 0,002 | |
| Rod 57 | 14410 14410 | 27,5 | 0,0019 | 0,0019 < 0,002 |
| Rod 255 | 17,5 | 0,0012 | 0,0012 < 0,002 | |
| Rod 256 | 12,9 | 0,0009 | 0,0009 < 0,002 | |
| Rod 60 | 0,727 | 0,00005 | 0,00005 < 0,002 | |
| Rod 57 | 11720 | 16,5 | 0,0014 | 0,0014 < 0,002 |
| Rod 255 | 9,95 | 0,0008 | 0,0008 < 0,002 | |
| Rod 256 | 6,34 | 0,0005 | 0,0005 < 0,002 | |
| Rod 60 | 1,98 | 0,0002 | 0,0002 < 0,002 |
Вывод: из таблицы 17 видно, что относительный прогиб меньше допускаемого, следовательно, жесткость балок рамы достаточна.
3 Порядок проведения работ на стенде
1. Провести инструктаж по технике безопасности со студентами под их личную роспись.
2. Перед началом работы, учитель обязан осмотреть и проверить техническое состояние узлов и деталей стенда и убедиться в их исправности.
3. Если стенд исправен, то можно приступать к выполнению лабораторных работ на нем.
4. Для работы на стенде необходимо запустить двигатель насосной станции.
5. Вывешивание и сдвиг рельсошпальной решетки производится подъемно-рихтовочным устройством, управление которым осуществляется с помощью сервоуправления насосной станции.
6. Величину вывешивания или сдвижки рельсошпальной решетки определяют визуально по стационарно установленным вертикальной и горизонтальной линейке.
7. Усилие на штоках гидроцилиндров вывешивания и сдвига вычисляют, зная диаметр поршня и давление в напорной линии трубопровода определяемое по манометрам с помощью известных формул по дисциплине «Гидропривод».
6. Вывешивание и сдвиг рельсошпальной решетки можно производить при трех различных положениях задней тележки стенда.
Для изменения положения тележки необходимо:
а) с помощью сервоуправления насосной станции привести в работу аутригеры и поднять раму стенда на величину необходимую для того чтобы вывести из соединения шкворень тележки из шкворневой балки рамы стенда;
б) убедиться что шкворень вышел из соединения и соблюдая технику безопасности произвести вручную перекатывание задней тележки в одну из двух дополнительных позиций;
в) визуально убедиться, что шкворень тележки расположен соосно с отверстием в
шкворневой балке и произвести опускание рамы стенда с помощью аутригеров;
г) произвести лабораторные испытания при новом положении задней тележки;
д) для установки задней тележки в другое положение и проведение новых испытаний, произвести операции указанные в пунктах а – г.
4 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Целью экономического расчета является определение затрат на изготовление металлоконструкции стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки.
Основными затратами на изготовление являются затраты на приобретение материалов, проектно - конструкторские работы, а также на оплату труда производственного персонала и накладные расходы.
К покупным изделиям относятся: сортовой прокат (двутавры, квадратные трубы, уголки), листовой прокат, гидроцилиндры и тележки.
Стоимость покупных изделий сведена в таблицу 18.
В расчетах цены приведены 2010 года.
Таблица 18 - Стоимость покупных комплектующих