2 Розрахункова частина

2.1 Перевірочні розрахунки швидкозношуваних та відповідальних деталей вертлюга

До швидкозношуваних деталей вертлюга відносять: ствол вертлюга, пальці штропа вертлюга, упорний підшипник.

2.1.1 Розрахунок ствола вертлюга

Рисунок 2.1- Ескіз ствола вертлюга

Навантаження на гаку <3кр= 2500кН

Переріз А-А: в цьому перерізі ствол вертлюга розраховується на розтяг

Коефіцієнт запасу міцності

Переріз Б-Б. В цьому перерізі ствол зазнає напруження згину та зрізу.

де Мзг- максимальний момент згину , Н * м

Осьовий момент опору згину

Тоді

Коефіцієнт запасу міцності:

Напруження зрізу:

де F - площа зрізу.

де [ф0 зр] – границя витривалості на зріз

Переріз В-В (по різьбовій частині ствола). В цьому перерізі виникають напруження розтягу.

,

де dз – внутрішній діаметр різьби в площині торця, для різьби 3-15 ЧЛ (ГОСТ 5286-75) dз=0,1456 м.

Тоді

Всі коефіцієнти запасу міцності більші ніж достатні.

2.1.2 Розрахунок пальця штропа вертлюга

Геометричні параметри пальця: ширина контакту з штропом В=87 мм=0,8 м; відстані від центру прикладання зусиль до опор l1=85 мм=0,085 м; l2=88,75мм=0,08875м.

Палець штропа працює на згин і зріз. Більш небезпечним є напруження згину.

Визначаємо опорні реакції.

Максимальний згинаючий момент

,

де d – діаметр пальця, d=0,115 м

Коефіцієнт запасу міцності на згин

2.1.3 Розрахунок штропа вертлюга на міцність.

Якщо максимальне навантаження на гаку складає Qкр=1600 кН, матеріал штропа – сталь 35Л, межа міцності якого ув=600 МПа.

Розглянемо переріз І-І (в місці підгину провушини). В цьому перерізі штроп вертлюга піддається напруженням згину.

,

де Мзг – згинаючий момент;

d – діаметр перерізу d=0,116 м

де l – плече згину, l=0,365 м;

,

де б=12?

R1 =255 мм = 0,255 м; с (ширина гака у місці контакту з штропом)=120 мм

R2 =125 мм = 0,125 м; d1 = 120 мм = 0,12 м;

R3 =145 мм = 0,145 м; b = 100 мм = 0,1 м;

d = 120 мм = 0,12 м; l = 355 мм = 0,355 м;

б (кут під яким зігнуто провушину)=12?.

Рисунок 2.2 – Ескіз штропа вертлюга.

Отже:

Напруження розтягу

, де

Таким чином

Сумарне напруження в цьому перерізі

Визначаємо межу втоми при розтязі на згин

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності

Розглянемо переріз ІІ-ІІ (переріз над точкою контакту з гаком). Максимальне напруження розтягу на внутрішню поверхню штропа дорівнює

,

де q – інтенсивність тиску

Коефіцієнт запасу міцності

Максимальне розтягуючи напруження на зовнішній поверхні

Розглянемо провушини штропа

,

де

2.1.4 Розрахунок упорного підшипника вертлюга на міцність.

Вихідні дані:

навантаження на гаку – Qкр=1600 кН;

довжина ролика – Lр=52 мм=0,052 м;

діаметр ролика – dр=45 мм=0,045 м;

кут нахилу ролика - в=17.

Визначаємо зусилля, яке діє на один ролик

де Z – кількість роликів, Z = 13;

в – кут циліндра, в = 17

Максимальна дотична напруга в місцях дотику кільця до ролика

Допустиме контактне напруження [у] = 3500 МПа

Таким чином, 2017,2<3500 (МПа), максимальне контактне напруження менше допустимого.

2.2 Визначення зусиль розпресування і запресування деталей

Підшипник № 2740; D = 340

Внутрішній діаметр – d = 200

Верхнє граничне відхилення – ЕІ = -18

Нижнє граничне відхилення – ES = 0

200 k6 ()

Визначаємо максимальний натяг

Визначаємо фактичний натяг

Визначаємо геометричний коефіцієнт

Визначаємо

Визначаємо зусилля запресовки

Визначаємо зусилля розпресовки