3 РАСЧЕТ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ГРУЗОВОЙ КАБИНЫ
3.1 Расчет подхватывающей балки АВ


Металлоконструкция подъемной люльки испытывает нагрузку от веса поднимаемого груза и от собственного веса металлоконструкции.

Металлоконструкция люльки состоит из проката уголка стального горячекатанного неравнополочного размером 63404мм по [2] из стали 09Г2С.

Определим массу металлоконструкции по формуле:



где L_пр – общая длина углового проката, используемая в конструкции, м;

m_пм – масса погонного метра углового проката, кг.



Общий вес нагрузки металлоконструкции с грузоподъемностью определим по формуле:

G=9,81(Q+Q_к);

G=9,81(300+102)=3945Н.

Определим реакции опор и исходя из условия равновесия относительно точки А:







Определим изгибающие моменты, возникающие в опорах А и В по формуле:





Определим расчетный предел текучести по формуле:



где  - коэффициент запаса прочности (принимаем =2).



Произведем проверку нормальных напряжений по формуле:



где М_max – максимальный изгибающий момент;

W_x – момент сопротивления сечения относительно оси X.





Определим расчетное касательное напряжение по формуле:





Произведем проверку касательных напряжений по формуле:



где  - максимальная перерезывающая сила, Н;

 - статический момент инерции относительно оси x-x, см³;

 - толщина стенки, см;

- момент инерции относительно оси x-x, см⁴.

Определим статический момент инерции относительно оси x-x по формуле:



где S – площадь поперечного сечения уголка, см²;

 - радиус инерции относительно оси x-x, см.







При равномерно распределенной по длине балки нагрузки определим максимальный прогиб по формуле:



где Е – модуль упругости первого рода.


3.2 Расчет стержней на прочность

Рассмотрим  стержень АС, который действует на растяжение.

Стержень нагружен сосредоточенной силой Р, которую определим по формуле:





Продольная сила N в поперечном сечении стержня будет иметь вид:

N=P=986,25Н.

Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:







Определим перемещения поперечных сечений стержня по формуле:





Стержень выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности и его растяжение составляет 0,02мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется.

Рассмотрим стержень DС, действующий на сжатие.

Чтобы определить усилие в стержне, воспользуемся способом моментных точек. Рассмотрим правую половину. Моментная точка А.







Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:







Определим перемещения поперечных сечений стержня по формуле:





Стержень выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности и его сжатие составляет 0,01мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется.

Рассмотрим стержень MF, действующий на сжатие.

Чтобы определить усилие в стержне, воспользуемся способом моментных точек. Рассмотрим правую половину. Моментная точка В.







Определим нормальное напряжение в поперечном сечении стержня по формуле:







Определим перемещения поперечных сечений стержня по формуле:





Стержень выдерживает расчетное напряжение с большим запасом прочности и его сжатие составляет 0,01мм. Условие прочности для заданного стержня выполняется.
3.3 Расчет сварного соединения

Расчет сварного соединения проведем в наиболее нагруженной точке А.

Сварное соединение производим ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ 13/55 (типа Э50А) с пределом текучести =39кгс/мм²=380МПа.

Расчет углового шва произведем по формуле:



где N – продольная сила, Н;

l_ш – расчетная длина шва, мм;

 - коэффициент полноты шва, который зависит от способа сварки (=0,7 – для ручной дуговой сварки);

k – катет шва, мм;

 - расчетное касательное напряжение сварного шва, МПа, которое определим по формуле:



где  - расчетный предел текучести сварного шва, МПа, который определяется по формуле:



 - предел текучести электрода, МПа;

 - коэффициент запаса прочности(=2);







Возникающее в сварном шве напряжение не превышает допускаемое, что обеспечивает прочность соединения.
3.4 Расчет проушин, работающих на растяжение

Исходные данные: усилие, действующее на проушины N=986,25Н, толщина проушины b=10мм, диаметр отверстия проушины d=50мм, ширина проушины l=100мм, расстояние от отверстия до кромки h=20мм. Материал проушин – сталь 09Г2С с пределом текучести =345МПа, коэффициент запаса прочности =2.

Проверим проушину на растяжение в сечении а-а, б-б, в-в, задаваясь основными её размерами по формуле:



где  - площадь сечения проушины, мм², в зависимости от места сечения;

 - допускаемое напряжение растяжения, равное расчетному пределу текучести.

Определим площади сечений проушины а-а, б-б, в-в, испытывающие наибольшую нагрузку:

























Проверим проушину на смятие по формуле:



где  - допускаемое напряжение смятия, которое определим по формуле:







Сварное соединение производим ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ 13/55 (типа Э50А) с пределом текучести =39кгс/мм²=380МПа.

Односторонний сварной шов со скосом одной кромки проушины.

Расчет сварного стыкового шва произведем по формуле:



где  - толщина проушины, мм.



Результаты расчетов показали, что проушины выдерживают нагрузку с большим запасом прочности.