Лабораторная работа №5
Расчет штроп вертлюгов
Цель работы: определение прочности отдельных частей штропа по коэффициенту запаса прочности
Теоретическая часть
Штроп рассчиты узке вается по наибольшей действующей статической нагркак брус с криволинейной осью.
Верхнее сечение штропа и проушина рассчитываются как толстостенное σкольцо по формуле Ляме. Изготавливают штропы вертлюгов из низколегированных сталей марок 38ХГН, 30ХГСА и других методом свободной ковки с высадкой и прошивкой проушин.
Наиболее опасными являются сечения А-А и Б-Б.
Расчет прочности по сечению А-А.
В этом сечении штроп подвергается напряжениям изгиба от силы N и растяжению от силы F. Напряжение изгиба определяем по формуле
, (1)
где 
- момент изгиба;
-момент сопротивления изгибу.
Момент изгиба определяется как произведение нормальной силы N на плечо момента l (рис.1).
Рис. 1 Штроп вертлюга
= N·l, (2)
а момент сопротивления изгибу
= 0,1· 
, (3)
где 
- диаметр сечения штропа.
Нормальная сила рассчитывается из замкнутого треугольника сил:
N = 
, (4)
где угол 
=8 
.
Напряжение растяжения равно
, (5)
где 
(6)
F – сила, направленная вдоль оси ветви штропа
F= 
/2 
Результирующее напряжение в сечении А – А
(7)
Предел выносливости при растяжении и изгибе
, (8)
, (9)
где 
- предел прочности стали
Определяем коэффициент запаса прочности по наименьшему из полученных напряжений
S= 
. (10)
Расчет прочности по сечению Б – Б
Это сечение рассчитывают по формуле Ляме. Максимальное растягивающее напряжение на внутренней поверхности штропа равно
, (11)
q- интенсивность давления,
q= 
(12)
где c ∙ d - размеры проекции площади контакта штропа с крюком.
Коэффициент запаса прочности для внутренних слоев равен
S = 
. (13)
Максимальное растягивающее напряжение на наружной поверхности определяем по формуле
. (14)
Коэффициент запаса прочности для наружных слоев
S = 
(15)
Расчет прочности по сечению В – В
Рассчитаем проушину штропа также по формуле Ляше
, (16)
где интенсивность давления q равна
q = 
, (17)
где 
- диаметр проушины,
b - ширина проушины.
Коэффициент запаса прочности для внутренних слоев
S =
Максимальное напряжение по наружной поверхности
, (18)
Коэффициент запаса прочности для наружных слоев
S = (19)
Пример. Рассчитать шторп вертлюга на прочность, если максимальная нагрузка на крюке составляет 
, материал штропа – сталь 40Л, предел прочности которой 
Согласно рис.1 
, с =120мм, 
b=100мм, l=240мм.
Расчет прочности по сечению А-А.
Сила N
N= 
1,5∙ 
Момент изгиба
= N∙l=112500∙024=27∙ 
Hм.
Сила F
F = 
Площадь сечения
/4=0,0133 
.
Напряжение растяжения
.
Результирующее напряжение
Предел выносливости при растяжении и изгибе
Так как предел выносливости при растяжении меньше предела выносливости при изгибе, то для определения коэффициента запаса прочности S принимаем во внимание 
S= 
[S]=1,5 
,
что вполне допустимо, так как входит в диапазон допускаемого коэффициента запаса прочности.
Расчет прочности по сечению Б – Б.
Максимальное растягивающее напряжение на внутренней поверхности штропа
=156 МПа.
Коэффициент запаса прочности
S= 
Напряжение на наружной поверхности
=2 
q ∙ 
Коэффициент запаса
S= 