PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR  PRODUSELOR MECANICE

 

PRC-A.1 PROIECTAREA ELEMENTELOR

PRC-A.1.2 PROIECTAREA ELEMENTELOR DE TIP TIRANT

PRC-A.1.2.1 TIRANT SUPERIOR  - CAZUL 1

 

CUPRINS

PRC-A.1.2.1.1 DATE DE PROIECTARE

PRC-A.1.2.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI

PRC-A.1.2.1.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

PRC-A.1.2.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

PRC-A.1.2.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

PRC-A.1.2.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETE DE CALCUL ŞI ANALIZĂ CU ELEMENTE FINITE

 

PRC-A.1.2.1.1 DATE DE PROIECTARE

 

Tab. PRC-A.1.2.1.1.1 Definirea problemei de proiectare a tiranţilor solicitaţi excentric

 

Subtema de proiectare

Să se proiecteze tirantul superior, poziţia 4 din fig. PRC-A.1.2.1.1   cu funcţia principală de  transmitere a sarcinilor FX, FY şi FZ  de la cârligul de remorcare drept cu sferă, poziţia 2,  la suportul 5.

Specificaţii impuse

a.     Forţele exterioare: FX = 1500 N, FY = 300, FZ = 700 N acţioneză la distanţa L1 = 48 mm;  se calculează momentele în centrul găurii de trecere: MX4 = FY L1 = 14400 Nmm, MY4 = FX L1 = 72000 Nmm,  

b.    Tipul sarcinii: statică

c.      Restricţii dimensionale: D1 = 18 mm; b > d2 = 28 mm; L2 = 80 mm

d.     Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30oC…40 oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată

e.      Condiţii constructive: material sudabil

f.      Condiţii de ecologie: utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii.

a

b

Fig. PRC-A.1.2.1.1.2 Schema funcţional-constructivă a elementelor de tip tirant solicitat excentric:

a – subansamblu; b – schema de încărcare

 

PRC-A.1.2.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI  

 

Deoarece tirantul  este o piesă care se va suda se adoptă, S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

 

Tab. PRC-A.1.2.1.2.1 Date despre material

Materialul

Tratamentul termic

Duritatea [HB]

Tensiunea limită  de curgere

Rezistenţa la rupere

S235 (OL37), SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

-

-

s02 = 235 MPa

sr = 360 MPa

 

 

PRC-A.1.2.1.3 ADOPTAREA FORMELOR CONSTRUCTIVE

 

 

Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive:

-         se adopta semifabricat de tip oţel lat (platbandă) cu dimensiunile b şi h standard

 

Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi:

-         se adoptă b/h = 4;

-         cota  se va determina după dimensionarea elementului 5;

 

 

Fig. PRC-A.1.2.1.3.1 Parametri  geometrici, funcţionali şi constructivi

  

PRC-A.1.2.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE 

 

 

 Solicitări şi ipoteze de calcul:

-         modelul de calcul este o bară dreaptă încastrată, cu secţiune dreptunghiulară – dimensiunile b şi h -   solicitată la tracţiune de forţa FX ; la încovoiere oblică de sarcinile FZ, FY şi MY4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forţele FZ şi FY;

-         elementele 4 şi 5 sunt asamblate prin sudare şi pentru calcul de dimensionare a tirantului 4 se consideră că acesta este încastrat în centrul cordonului de sudură şi sectiunea critică, A-A este dreptunghiulară cu dimensiunile b şi h;

-         deoarece, modelul de dimensionare cu luarea în considerare a tuturor solicitărilor este de complexitate mărită, în continuare, se adoptă un model simplificat care ia în considerare solicitarea principală de încovoiere dată de forţa FZ şi momentul MY4; după determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (subcap. PRC-A.1.2.1.6)

Date  cunoscute:

-         despre încărcare: FX = 1500 N – forţă axială,  FY = 300 N, FZ = 700 N – forţe transversale şi MX4 = 14400 Nmm, MY4 = FX L1 = 72000 Nmm – momente de încovoiere concentrare, aplicate static;

-         despre formă şi dimensiuni: bară dreptunghiulară cu b/h = 4, b > d2 = 28 mm, D1 = 18 mm;

-         despre material: 02 = 235 MPa – tensiunea limită de curgere; c = 3…4 - coieficientul de siguranţă;  σat = σ02/c = 235/3…4 = 60…80 MPa – tensiunea admisibilă la tracţiune (se adoptă, σat = 65 MPa); σaî = (1,05…1,1) σat - tensiunea admisibilă la încovoiere (se adoptă, σaî = 70 MPa).

Relaţii de calcul:

-         efortul de încovoiere în secţiunea critică (pentru modelul simplificat): Mî max = MY4 + FZ L2 = 105600 Nmm;

-         condiţia de rezistenţă la încovoiere în secţiunea critică,

                         (PRC-A.1.2.1.4.1)

 

-         dimensionare, din rel. PRC-A.1.2.1.4.1, ţinând cont că b = 4h, se determină lăţimea tirantului

 = 13,18 mm                          (PRC-A.1.2.1.4.2)

 

          şi rezultă, b = 4 h = 55,3 mm; din fer. PRC-M.1 se adoptă semifabricat de tip platbandă (oţel lat) cu b = 60 mm şi h = 15 mm.

Fig. PRC-A.1.2.1.4.1 Modelul de calcul

 

PRC-A.1.2.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

 

 

Tab. PRC-A.1.2.1.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici şi de reprezentare:

 

-         prelucrarea presupune frezarea porţunilor de cap şi găurirea;

-         calitatea suprafeţelor prelucrate Ra = 12,5 µm;

 

Fig. PRC-A.1.2.1.5.1 Parametri geometrici de reprezentare

 

PRC-A.1.2.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN 

 

Preprocesarea modelului de calcul

  ®  ®®  

Introducerea datelor şi selectarea opţiunilor de calcul

Date şi opţiuni directe

Date şi opţiuni auxiliare

 

 

 

 

 

 

 

         

 

Rezolvarea modelului

 

Activeză butonul,

®

Corectare neconcordanţe sau erori în datele de intrare (numai dacă apar ferestre de avertzare)

®

®

®

Salvează rezultatele în format htm,

PRC-MD.1

Postprocesarea rezultatelor

 

 (rezultate parţiale)

…

 

 

Obs. Din analiza datelor de mai sus precum şi a celor din fişierul PRC-MD.1 se validează evidenţiază eforturile şi tensiunile axiale şi globale în toate punctele critice din secţiunea critică.