PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR  PRODUSELOR MECANICE

PRC-A.1 PROIECTAREA ELEMENTELOR

PRC-A.1.2 PROIECTAREA ELEMENTELOR DE TIP TIRANT

PRC-A.1.2.2 TIRANT INFERIOR + CORP TIRANT INFERIOR  - CAZUL 2 (7+8)

CUPRINS

PRC-A.1.2.2.1 DATE DE PROIECTARE

PRC-A.1.2.2.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI

PRC-A.1.2.2.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

PRC-A.1.2.2.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

PRC-A.1.2.2.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

PRC-A.1.2.2.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETE DE CALCUL ŞI ANALIZĂ CU ELEMENTE FINITE

PRC-A.1.2.2.1 DATE DE PROIECTARE

Tab. PRC-A.1.2.2.1.1  Definirea problemei de proiectare a tiranţilor solicitaţi excentric

Subtema de proiectare Să se proiecteze subansamblul tirant inferior şi corp tirant inferior, poziţiile 7 şi 8 din fig. PRC-A.1.2.2.1.1  cu funcţia principală de  transmitere a sarcinilor FX, FY şi FZ  de la cârligul de remorcare drept cu sferă, poziţia 1,  la flanşa 9. Specificaţii impuse a. Forţele exterioare: FX = 1500 N, FY = 300, FZ = 700 N acţioneză la distanţele L1 = 48 mm; L2 = 80 mm; L3 = 180 mm; h6 = 50 mm (determinat la calculul elementului 5, subcap. PEC-A1.1.2);  se calculează momentele în centrul găurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 68400 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 31500Nmm,  MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 415500 Nmm;	b. Tipul sarcinii: statică c. Restricţii dimensionale: L4 = 220 mm; ţeava pătrată 7 se va suda în T pe corpul 6 şi se impune ca latura pătratului, h7 < h6 = 50 mm; d. Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30^oC…40^oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată e. Condiţii constructive: materiale sudabile f. Condiţii de ecologie: utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii.
a	b
Fig. PRC-A.1.2.2.1.1 Schema funcţional-constructivă a elementelor de tip tirant solicitat excentric: a – subansamblu; b – schema de încărcare

PRC-P.1.2.2.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI  

Deoarece tirantul inferior precum şi corpul tirantului inferior sunt piese care se vor suda se adoptă, oţel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Tab. PRC-A.1.2.2.2.1 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.1.2.2.3 ADOPTAREA FORMELOR CONSTRUCTIVE

Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive: - se adopta semifabricate de tip ţevă pătrată standard cu laturile pătratelor h7 şi h8 şi grocimile pereţilor t7 şi, respectiv, t8; Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi: - se adoptă, x = 45 mm, conform unei evaluări aproximative a grosimilor elementelor 9, 10 şi 11; - lungimea = L4 – h5/2 –x = 220-25-45 = 150 mm; - lungimea  = /2 = 75 mm;

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

PRC-A.1.2.2.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

Solicitări şi ipoteze de calcul: - modelul de calcul este o bară dreaptă încastrată, compusă din 2 ţevi pătrare-   solicitată la tracţiune de forţa FX ; la încovoiere oblică de sarcinile FZ, FY şi MY4, MZ4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forţele FY şi FZ; - elementele 7 şi 8 formează în zona mediană legătură ţevă-ţevă şi sunt fixate axial printr-o asamblare cu bolţ; - pentru calculul de rezistenţă se consideră că anasamblul celor două bare este încastrat în centrul flanşei 9; - 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 MY7; după determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (subcap. PRC-A.1.2.2.6) Date  cunoscute (pentru modelul simplificat): - despre încărcare: FZ = 700 N – forţă transversală şi MY7 = 415500 Nmm – moment de încovoiere concentrat, aplicate static; - despre formă şi dimensiuni: ţeavă pătrată h7 x t7 are lungimea de încastrare,  = 75 mm; ţeavă pătrată h8 x t8 este încastrată la distanţa,  = 150 mm;  se impune, din considerente de realizare a sudarii în T cu elementul 6, ca latura pătratului, h7 < h5 = 50 mm; - despre material: 02 = 235 MPa – tensiunea limită de curgere; c = 1,5…2,5 - coieficientul de siguranţă;  σac = σ02/c = 235/1,5…2,5 = 90…150 MPa – tensiunea admisibilă la tracţiune (se adoptă, σat = 110 MPa) Relaţii de calcul: - eforturile de încovoiere în secţiunile critice (pentru modelul simplificat): Mî max S1 = MY7 + FZ  = 468000 Nmm, în secţiunea S1; Mî max S2 = MY7 + FZ  = 520500 Nmm, în secţiunea S2; - condiţile de rezistenţă la încovoiere în secţiunile critice S1 şi S2, (PRC-A.1.2.2.4.1) - dimensionare tirant inferior, 7, din ultima parte a relaţiei (PRC-A.1.2.2.4.1), ţinând cont că, uzual pentru ţevile pătrate standard, t/h  = 0,05…0,15, (t/h  = 0,1) se determină,  = 42,02 mm         (PRC-A.1.2.2.4.2) şi rezultă, t7 = 4,202 mm; din fer. PRC-M.2 se adoptă semifabricat ţeavă pătrată cu dimensiunile h7 = 50 mm şi t7 = 5 mm; ţinând cont că ţeava 7 intră în ţeava 8 şi deci h8 = h7 + 2 t8 = 50 + 2 t8; considerţând ca pentru ţevile  pătrate t/h  = 0,05…0,15 rezultă h8 = 56…71,4; din fer. PRC-M.2 se adoptă semifabricat ţeavă pătrată cu dimensiunile h8 = 60 mm şi t8 = 5 mm; - verificare rezistenţă la încovoiere a corpului tirantului inferior, 8, conform relaţiei   = 27,92 MPa = 110 MPa

Fig. PRC-A.1.2.2.4.1 Modelul de calcul

PRC-A.1.2.2.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

Tab. PRC-A.1.2.2.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici şi de reprezentare: - lungimea elementului 7, numărul de găuri şi, deci, cursa de reglare se vor determina ţinând cont de calculul asamblării ţeavă-ţevă calculată în subcap. PRC-A.2.1.2; - diametrul găurii de bolţ s-a determinat în urma calcului asamblării cu bolţ în subcap. ASB-A.2.2; - rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 µm

PRC-A.1.2.2.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN 

Tab. PRC-A.1.2.2.6.1 Modelul de analiză cu MDESIGN

a	b	c
Fig. PRC-A.1.1.2.6.1 Modelul de analiză cu MDESIGN; a – structura barei şi încărcarea exterioară; b – geometria în Secţiunea 1;  b – geometria în Secţiunea 2

Tab. -A.1.2.2.6.2  Preprocesarea, rezolvarea şi  postprocesarea cu 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.4
Postprocesarea rezultatelor

Obs. Din analiza datelor de mai sus precum şi a celor din fişierul PRC-MD.4 se validează evidenţiază eforturile şi tensiunile axiale şi globale în toate punctele critice din secţiunea critică.