Оценка прочности и устойчивости наиболее нагруженного элемента конструкции страховочной стойки

№114-1,

технические науки

При проектировании различных технических средств, в том числе и средств обеспечения ремонта автомобильной техники, становится необходимым проводить прочностные расчеты. Одним из видом ремонтного вспомогательного оборудования является страховочная стойка. В данной статье приведены результаты прочностного расчета силового элемента страховочной стойки и ее трехмерная модель.

Похожие материалы

Ранее, трехмерная модель проектируемой конструкции страховочной стойки была загружена в программу автоматизированного проектирования Компас, где при помощи метода конечных элементов было установлено, что наибольшая концентрация напряжений наблюдается в центральном элементе стойки, представляющим собой квадратную трубу. Анализ данных, полученных с использованием метода конечных элементов, позволяет сделать вывод о том, что в наибольшей степени в проектируемой конструкции нагружена центральная стойка, выполненная в виде квадратной трубы. Эта стойка воспринимает деформацию сжатия. Значения напряжений в материале стойки варьируются от 30 до 40 МПа в зависимости от высоты стойки и распределения нагрузки. Из картины распределения напряжений можем сделать вывод, что для выбора номера профиля будет достаточным в нашем случае расчет на прочность на сжатие и уточняющий расчет стойки на устойчивость. Изображение проектируемой страховочной стойки представлено на рисунке 1. В качестве рассчитываемой была выбрана стойка с наибольшей вероятной нагрузкой — находящаяся в центре. Воспользуемся основным уравнением прочности для определения необходимого размера поперечного сечения этой квадратной трубы.

Трехмерная модель стойки
Рисунок 1. Трехмерная модель стойки

Зададим вес, который будут воспринимать опорные стойки. Пусть этот вес будет задан со значительным запасом и составит 50 кг на одну стойку. Это значение позволяет учитывать вес размещаемого на лабораторном столе оборудования, распределенный равномерно между всеми опорами.

Основное уравнение прочности определяется отношением предельных нагрузок к площади поперечного сечения детали.

Из уравнения прочности становится возможным выразить значение площади сечений четырех подъемных рычагов, которые обеспечивают конструкции надлежащую прочность.

Поскольку предполагается изготовление конструкции из стальных профилей, то [δ] = 160 МПа.

Таким образом, требуемая площадь сечения из расчета на сжатие составляет S = 31,3 мм2.

Поскольку стойка имеет длину, превышающую размер поперечного сечения многократно, то в качестве дополнительного силового расчета примем расчет на устойчивость по методике Эйлера. В уравнение Эйлера следует подставить следующие значения величин: Е — модуль упругости стали; Е = 200000 МПа; imin — минимальный момент инерции сечения рычагов, мм4; μ — коэффициент, учитывающий вариант закрепления стойки; при жестком креплении будет составлять μ = 4; l – длинна сойки, l = 670 мм.

По найденному значению минимального момента инерции выполним подбор профиля.

Согласно ГОСТу 30245 — 2003 достаточным для обеспечения прочности и жесткости будет минимально возможная в соответствии со стандартом труба квадратная 40х40х2 со справочным значением момента инерции I = 6940 мм3.

Таким образом, выбранная квадратная труба позволит обеспечить значительный запас прочности: из условия расчета на устойчивость запас прочности составит 15 раз, из условия расчета на прочность при сжатии — 5 раз.

Список литературы

  1. Азизов И.И., Карханов А.В., Киселев В.В. Актуальность разработки и применения мобильных подъемных устройств для проведения ремонта пожарной техники. / В сборнике: Надежность и долговечность машин и механизмов. Сборник материалов IX Всероссийской научно-практической конференции. — 2018. — С. 3-5.
  2. Грибков, В.М., Карпекин П.А. Справочник по оборудованию для ТО и ТР автомобилей. М.: Россельхозиздат, 2008. — 223 с.
  3. Российская автотранспортная энциклопедия. Техническая эксплуатация. — М.: 2008.Том — 3. — 426 с.