Приклад 40. Виконати розрахунок складеної станини кгшп зусиллям 25 МН.

 

Початкові дані:

Номінальне зусилля преса P_н, МН – 25;

Розрахункова довжина стяжної шпильки

(довжина стійки з столом) l_б, см – 657;

Розрахункова довжина стійки l_ст , см – 472;

Відстань від площини роз’єднання до осі

ексцентрикового валу l₀ , см – 309;

Ширина стійок вздовж фронту преса D, см – 244;

Відстань від площини роз’єднання до

поперечної стяжки l_p, см – 180;

Відстань між стяжними шпильками L, см – 192;

Відстань між точками прикладення

зусилля в опорах головного валу b₀ , см – 130;

Кількість стяжних шпильок n_ш – 4;

Внутрішній діаметр різьби стяжних

шпильок d₀, см – 34;

Матеріал станини – сталь Ст3.

 

Рішення

Розрахункова схема станини КГШП показана на рис. 8.8.

Перетин траверси преса по осі (перетин А-А) та перетин столу (перетин Б-Б) показані на рис. 8.15. В таблицях 8.4 і 8.5 приведені результати розрахунку геометричних характеристик. В цих і всіх подальших таблицях всі розміри вказані в см, моменти інерції – в см⁴.

 

 

Таблиця 8.4

Геометричні характеристики перетину траверси

№ пп	bi	hi	К	Fi	yi	ai	Joi	Ji
1	135	6,0	1	810,0	59,0	32,026	2430	833205
2	6,0	44,0	3	792,0	34,0	7,026	127776	166870
3	8,0	44,0	1	352,0	34,0	7,026	56789	74164
4	135	12,0	1	1620,0	6,0	-20,97	19440	732109
Всього				3574,0				1806349

 

Таблиця 8.5

Геометричні характеристики перетину столу

№ пп	bi	hi	К	Fi	yi	ai	Joi	Ji
1	140,0	45,0	1	6300,0	113,5	33,47	1063125	8121775
2	54,0	18,0	1	972,0	100,0	19,97	26244	413983
3	234,0	12,0	1	2808,0	6,0	-74,03	33696	15421658
4	5,0	79,0	4	1580,0	51,5	-28,53	821732	2107548
5	54,0	20,0	1	1080,0	101,0	20,97	36000	511042
Всього				12740				26576006

 

 

Рис. 8.15. Перетин траверси (а) та столу станини (б)

Відстань від розрахункової осі до центральної осі перетину траверси (А-А) становить

а для перетину столу (Б-Б)

Площі поперечних перетинів стійок не одинакові по довжині, тому в подальших розрахунках використовується середньозважені характеристики поперечного перетину стійки.

На рис. 8.16 показані перетини стійки з найменшою (перетин Г-Г на рис. 8.8) та найбільшою (перетин Д-Д) площею перетину, які розташовані на відстані відповідно 88 см та 384 см від площини роз’єднання станини. Для вказаних перетинів в табл. 8.6 та 8.7 приведені розрахунки площі та моменту інерції перетинів.

 

Таблиця 8.6

Геометричні характеристики перетину Г-Г стійки

№ пп	bi	hi	К	Fi	yi	ai	Joi	Ji
1	72,5	8,0	2	1160,0	52,0	20,16	6187	477677
2	16,0	44,0	2	1408,0	26,0	-5,84	85184	103187
3	6,0	44,0	2	528,0	26,0	-5,84	227157	275165
4	72,5	4,0	2	580,0	2,0	-29,84	773	517193
Всього				3676,0				137322

 

Таблиця 8.7

Геометричні характеристики перетину Д-Д стійки

№ пп	bi	hi	К	Fi	yi	ai	Joi	Ji
1	230,0	8,0	1	1840,0	52,0	-29,84	9813	757695
2	6,0	44,0	4	1056,0	26,0	20,16	170368	206374
3	5,0	44,0	1	220,0	26,0	-5,84	35493	42995
4	230,0	4,0	1	920,0	2,0	-5,84	1227	820375
Всього				4036,0				1827438

 

Рис. 8.16. Найменший (а) та найбільший (б) перетини стійки преса

 

Середньозважена площа перетину стійки по формулі (8.25) буде

Середньозважений момент інерції перетинів стійки по формулі (8.27) становить

Відстань від розрахункової осі до центральної осі перетину Г-Г становить

а для перетину Д-Д

В такому разі середньозважена відстань від розрахункової осі до центральної осі середньозваженого перетину по формулі (8.26) становить

Розміри розрахункової рами, що замінює верхню частину станини (рис. 8.9, а) в такому разу будуть

Для розрахунку статично невизначеної рами використовується метод сил. Рама двічі статично не визначена. Вибирається основну систему, розділив раму по осі симетрії і приклавши одиничну силу Х₁ = 1 і одиничний момент Х₂ = 1 (рис. 8.9, б).

На рис. 8.10 показані епюри згинальних моментів від зовнішніх сил (а), від одиничної сили (б) та від одиничного моменту (в).

Канонічна система рівнянь методу сил має вид:

Коефіцієнти рівнянь визначаються шляхом перемноження відповідних епюр. По формулах (8.29) знаходяться

 

Рішення канонічної системи рівнянь дає два значення невідомих Х₁ = 2,731^.10⁵ Н і Х₁ = –2,7^.10⁸ Н^.см.

Згинальні моменти в характеристичних точках, показаних на рис. 8.9, б, по формулах (8.30) будуть дорівнювати:

Максимальний згинальний момент в центральній частині столу становить

Зусилля, діюче на поперечну стяжну шпильку буде

На рис. 8.11 показані епюри згинальних моментів для верхньої частини станини..

Найбільші напруги в трьох найбільш небезпечних перерізах станини будуть наступні.

Переріз А-А по середині траверси:

· напруга стиску

· напруга розтягування

Переріз Б-Б по середині столу:

· напруга стиску

· напруга розтягування

Переріз стійки В-В:

Зусилля Р₁ в цій формулі є приріст зусилля в стійці при роботі преса з номінальним зусиллям і визначається по залежності

З табл. 8.2 для сталі Ст3 найбільша напруга на розтягування становить 60…70 МПа, тобто напруги у всіх перетинах допустимі.

Максимальна деформація станини вздовж осі по формулі (8.31) становить

Коефіцієнт форми поперечного перетину по табл. 8.3 для порожнього прямокутника прийнято рівним 1,8.