Расчет балансира станка-качалки на прочность

При расчете балансира СК на прочность считается, что нагрузки в ТПШ-Р и в шатуне - Р_шат, действуют перепендикулярно к оси балансира. Следует учи­тывать, что нагрузка на балансир может превысить Р_max за счет заклинивания плунжера в цилиндре насоса. Тогда величина максимальной кратковременной нагрузки составит

, (66)

где - коэффициент перегрузки, 1,5...1,8;

Р_мах - максимальная нагрузка в ТПШ, н.

Расчет балансира, как правило, осуществляют при статическом (постоян­ном) и динамическом(переменном) нагружениях.

3.2.1. Расчет при действии постоянных нагрузок.
Максимальный изгибающий момент, действующий на балансир

, (67)

где - длина переднего плеча балансира, м.

Максимальное напряжение

, (68)

где W- полярный момент сопротивления сечения балансира действию данно­го изгибающего момента, м³.

Коэффициент запаса прочности при действии постоянных нагрузок в случае хрупкого разрушения

, (69)

где - предел прочности материала балансира, Па.

3.2.2. Расчет при действии переменных нагрузок.
Минимальный изгибающий момент, действующий на балансир и возни­кающий при движении ТПШ вниз

, (70)

где - минимальная нагрузка в ТПШ (усилие от массы колонны штанг), н. Минимальное значение напряжения

, (71)

Значение амплитуды изменения напряжения

(72)

Эффективный коэффициент концентрации напряжений, который харак­теризует действительное снижение предела выносливости вследствие концен­трации напряжений при возникновении усталостного (амплитудного) напряже­ния

, (73)

где - коэффициент, учитывающий форму балансира (для двутаврового -1,4... 1,6; для двухдвутаврового - 1,7... 2,0);

- коэффициент, учитывающий снижение предела выносливости с ростом размера сечения (0,8...0,95; 0,9...1,1)

- коэффициент, учитывающий качество обработки поверхности (2.5...3.2). Напряжение при симметричном цикле нагружения

, (74)

Коэффициент запаса прочности при действии переменных нагрузок

, (75)

где - предел выносливости материала балансира на изгиб, 0,4σ_в, МПа.

Задача 8. Рассчитать балансир на прочность при действии постоянных и переменных нагрузок. Исходные данные для решения задачи представлены в таблице 7. Общие данные:

Таблица 7. - Расчет балансира СК на прочность.

№ вар.	, мм	L, м	dш2, мм	dш1, мм	К1, м	кг/м^3	n, мин^-1	№ двутавра
	42(3,5)				2,0
	48(4)				2,1		14,8
	60(5)				2,2		14,6	18а
	73(7,5)				2,3		14,4
	73(7)				2,4		14,2	20а
	89(6,5)				2,5		14,0
	89(8)				2,6		13,8	22а
	48(4)				2,7		13,6
	60(5)				2,8		13,4	24а
	73(7,5)				2,9		13,2
	73(7)				3,0			27а
	89(6,5)		1.6		3,1		12,8
	89(8)				3,2		12,6	30а
	48(4)				3,3		12,4
	60(5)				3,4		12,2	27а
	73(7,5)				3,5
	73(7)				1,9		11,8	24а
	89(6,5)				1,8		11,6
	89(8)				1,7		11,4	22а
	48(4)				1,6		11,2
	60(5)				2,15			20а
	73(7,5)				2,25		10,8
	73(7)				2,35		10,6	18а
	89(6,5)				2,45		10,4
	89(8)				2,55		10,2