Расчет сварного шва на прочность

Содержание

 

1 Назначение разрабатываемого приспособления. 3

2 Расчет троса подъемника на растяжение. 3

3 Расчет пальца на срез. 4

4 Расчет пальца на изгиб. 5

5 Расчет сварного шва на прочность. 6

6 Расчет оси колеса тележки. 8

7 Расчет стола на изгиб. 10

8 Расчет стола на изгиб. 11

9 Расчет на прочность сварочного соединения стойки с основанием. 12

10 Расчет болтов крепления лебедки к раме. 13

11 Расчет червяка. 14

12 Расчёт лебёдки………………………………………………………………14

13 Подбор подшипников………………………………………………………14

Заключение……………………………………………………………………..15

Список используемой литературы…………………………………………….17

 

Назначение разрабатываемого приспособления

 

Тележка для установки и транспортировки аккумуляторов служит для подъема-снятия и установки аккумуляторов, а также для их транспортировки. Тележка состоит из несущей рамы, снабжённой двумя парами колёс.

Модернизация заключается в установке механического подъёмника и опорного сто­ла, который нижней частью устанавливается на роликовую поверхность Верхняя часть стола перемещается в поперечном направлении, а сам стол может подниматься в вертикальной плоскости.

Также предлагается установить заднюю пару колёс на поворачивающейся оси, соединён­ной с рамой опорно-поворотным устройством. Опорная плита установлена на несущей раме.

 

Расчет троса подъемника на растяжение

 

Трос поднимает и опускает стол тележки. Максимальная сила, действующая в тросе, будет равна весу нагруженного стола, т. е.

R = 120 кг ≈ 1200 Н.

Проведем все расчеты исходя из условия приложения максимальной силы (рисунок 1).

Для стали Ст3 допускаемое напряжение на растяжение [ σ_раст ] = 100 МПа.

Допустимая нагрузка в тросе

σ_раст = R / F, (1)

где F − площадь поперечного сечения троса.

Должно выполняться условие

[ σ_раст ] ≥ σ_раст = R / F, (2)

или

F ≥ R / [ σ_раст ] = 1200 / (100 ∙ 10⁶) = 12 ∙ 10⁻⁶ м².

 

 

Рисунок 1 − Схема приложения растягивающей силы

и эпюра растяжения троса.

 

Для подъема стола тележки выберем трос d = 8 мм = 0,008 м, тогда площадь поперечного сечения

F = π ∙ d ² / 4 = 3,14 ∙ 0,008² / 4 = 50,24 ∙ 10⁻⁶ м²,

что удовлетворяет условию.

 

Расчет пальца на срез

 

Рассчитаем диаметр пальца ролика на срез (рисунок 2) по условию прочности

R / F_ср ≤ [ τ_ср ]. (3)

Площадь среза пальца

F_ср = π ∙ d ² / 4. (4)

Материал пальца выбираем Ст3, тогда [ σ ] = 120 МПа, откуда допускаемое напряжение на срез

[ τ_ср ] = 0,6 ∙ 120 = 72 МПа.

 

Рисунок 2 – К расчету пальца на срез:

а – приложение сил сдвига; б – схема нагрузки.

 

Подставляя известные значения в формулу 3, найдем необходимый диаметр пальца

1200 / (3,14 ∙ d ² / 4) ≤ 72 ∙ 10⁶

1200 / (3,14 ∙ 72 ∙ 10⁶ / 4) ≤ d ²

21,2 ∙ 10^-6 ≤ d ²

d ≥ = 4,6 ∙ 10⁻³ м = 4,6 мм.

С учетом запаса прочности принимаем диаметр пальца d = 10 мм.

 

Расчет пальца на изгиб

 

Наибольший изгибающий момент палец будет испытывать при максимальной нагрузке стола и соответственно троса (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – К расчету пальца на изгиб.

 

Изгибающее напряжение для круглого сечение

σ = (5)

В опасном сечении момент будет

М_изг = R ∙ l = 1200 ∙ 0,02 = 24 Н∙м.

Палец в своем сечении представляет круг диаметром 10 мм = 0,01 м. Определим момент его сопротивления изгибу

σ = = 122,3 ∙ 10⁶ Па = 122,3 МПа

Условие прочности: [ σ_изг ] ≥ σ_изг.

Для стали Ст3 допускаемое напряжение [ σ_изг ] = 160 МПа.

Условие прочности выполняется, т. к. допускаемое напряжение на изгиб больше действительного.

 

Расчет сварного шва на прочность

 

Для расчета возьмем сварное соединение пластин крепления ролика с рамой (рисунок 4). Катет шва h = 6 мм = 0,006 м, длина шва l = 20 мм = 0,02 м.

 

 

Рисунок 4 – К расчету сварного шва

 

В данном случае расчет ведется по условной методике, геометрически суммируя напряжения изгиба и растяжения

τ ^' = , (6)

где τ ^' – напряжение в сварочном шве;

τ_м – напряжение от момента;

τ_а – напряжение от силы R.

Напряжение от силы R распределяется на каждый из четырех швов как

R = R / 4 = 1200 / 4 = 300 Н,

тогда напряжение от растягивающей силы в одном шве будет

τ_а = = = 1,79 МПа.

Напряжение от момента

τ_м = М / W_с, (7)

где М – момент, действующий на сварочный шов;

W_с – момент сопротивления сварного шва, м³

Момент, действующий на один сварочный шов

М = L ∙ R = 0,05 ∙ 300 = 15 Н∙м.

Момент сопротивления сварного шва определяется по формуле

W_с = 2 · 0,7 · l ² · h / 6, (8)

где h – катет шва;

l – длинна шва;

W_с = 2 ∙ 0,7 ∙ 0,02² ∙ 0,006 / 6 = 0,56 ∙ 10^–6 м³.

Напряжение от момента будет

τ_м = 15 / 0,56 ∙ 10^–6 = 26,8 МПа.

Общее напряжение в сварочном шве

τ ^'= = 26,9 МПа.

Предельно допустимое напряжение сварного шва:

, (9)

где d_т – предел текучести, d_т = 280 МПа;

S – запас прочности, S = 3.

[ τ’ ] = 0,6 · = 56 МПа.

Так как допускаемое напряжение в сварочном шве равно 56 МПа, то делаем вывод, что все швы выдержат требуемую нагрузку.