PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR PRODUSELOR MECANICE
PRC-A.1 PROIECTAREA ELEMENTELOR
PRC-A.1.3 PROIECTAREA ELEMENTELOR DE BARĂ
PRC-A.1.3.1 PROIECTAREA BARELOR DUBLU REZEMATE – CAZUL 1
|
CUPRINS |
|
PRC-A.1.3.1.1 DATE DE PROIECTARE PRC-A.1.3.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI PRC-A.1.3.1.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE PRC-A.1.3.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE PRC-A.1.3.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE PRC-A.1.3.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETE DE CALCUL ŞI ANALIZĂ CU ELEMENTE FINITE |
PRC-A.1.3.1.1 DATE DE PROIECTARE
Tab. PRC-A.1.3.1.1.1 Definirea problemei de proiectare a barelor
|
Subtema de proiectare Să se proiecteze subansamblul bară centrală şi coloane stânga/dreapta, poziţiile 11 şi 12/12’ din fig. PRC-A.1.3.1.1.1 cu funcţia principală de transmitere a sarcinilor FX, FY şi FZ de la cârligul de remorcare drept cu sferă, poziţia 1, la tiranţii 13/13’. 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; L4 = 220 mm; se calculează momentele în centrul barei centrale: |
MX11 = FY (L1+L3) = 68400 Nmm, MZ11 = FY (L2 + L4) = 90000Nmm, MY11 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4) = 552000 Nmm; b. Tipul sarcinii: statică c. Restricţii dimensionale: L5 = 400 mm; elementele 12/12’ şi 11 se vor executa din ţevi cu profil pătrat care se vor asambla interior-exterior; d. Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30oC…40oC; 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.1.3.1.1.1 Schema funcţional-constructivă a elementelor de tip bară: a – subansamblu; b – schema de încărcare |
|
PRC-A.1.3.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI
Deoarece legăturile cu elementele adiacente sunt îmbinări prin sudare pentru bara centrală şi coloanele stânga/dreapta se adoptă, oţel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).
Tab. APP-A.1.3.1.2.1 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.1.3.1.3 ADOPTAREA FORMELOR CONSTRUCTIVE
|
|
Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive: - se adopta semifabricate de tip ţevă pătrată standardizată cu laturile pătratelor h11 şi h12 şi grosimile pereţilor t11 şi, respectiv, t12;
Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi: -
se adoptă,
|
|
Fig. PRC-A.1.3.1.3.1 Parametri geometrici, funcţionali şi constructivi |
PRC-A.1.3.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE
|
Fig. PRC-A.1.3.1.4.1 Modelul de calcul |
|
|
Ipoteze de calcul şi solicitări: - modelul de calcul este o bară dreaptă rezemată la capete, compusă din 2 ţevi pătrare - solicitată la tracţiune de forţa FY ; la încovoiere oblică de sarcinile FZ, FX şi MX11, MZ11; la torsiune de momentul MY11; la forfecare de forţele FX şi FZ; - elementele 11 şi 12/12’ formează legături ţevă-ţevă şi sunt fixate axial prin asamblări cu bolţ; - pentru calculul de rezistenţă se consideră că ansamblul celor trei elemente este agăţat de tiranţii 13/13’; - deoarece, modelul de dimensionare cu luarea în considerare a tuturor solicitărilor este de complexitate mărită, în continuare, se adoptă un model simplificat care neglijează tensiunile generate de eforturile axiale, tăietoare şi de momentul de torsiune ia în considerare solicitările de încovoiere generate de momentele maxime ortogonale din plan orizontal şi vertical, MîmaxH şi respectiv, MîmaxV; 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: FX = 1500 N, FY = 300, FZ = 700, MX11 = 68400 Nmm, MZ11 = 90000Nmm, MY11 = 552000 Nmm, aplicate static; - despre formă şi dimensiuni: ţeavă pătrată interioară cu dimensiunile, h12 x t12 are lungimea, L5/2 = 200 mm; ţeavă pătrată exterioară cu dimensiunile, h11 x t11 are aceaşi lungime, L5/2 = 200; -
despre material: Relaţii de calcul: - eforturile de încovoiere în secţiunile critice (pentru modelul simplificat): MîmaxH = MZ11 + FX L5/2 = 390000 Nmm şi MîmaxV = MX11 + FZ L5/2 = 208400, în secţiunea S1; MîmaxH/2 = 185000 Nmm şi MîmaxV/2 = 104200 Nmm , în secţiunea S2; |
- condiţile de rezistenţă la încovoiere în secţiunile critice S1 şi S2, (PRC-A.1.3.1.4.2) - dimensionare bară centrală, 11, din ultima parte a relaţiei (PRC-A.1.3.1.4.1) ţinând cont că, uzual pentru ţevile pătrate standard, t/h = 0,05…0,15, (t/h = 0,1) se determină,
şi rezultă, t11 = 4,54 mm; din fer. PRC-M.2 se adoptă semifabricat ţeavă pătrată cu dimensiunile h11 = 50 mm şi t11 = 5 mm; ţinând cont că ţeava 12 intră în ţeava 11 rezultă, h12 = h11 - 2 t11 = 40 mm; - dimensionare coloană stânga/dreapta, 12/12’, din ultima parte a relaţiei (PRC-A.1.3.1.4.2) ţinând cont că, h12 = 40 mm, rezultă
semifabricat ţeavă pătrată cu dimensiunile h12 = 40 mm şi t12 = 4 mm; - verificarea rezistenţei la torsiune a coloanelor, 12/12’, conform relaţiei
|
PRC-A.1.3.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE
Tab. PRC-A.1.3.1.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare
|
|
Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici şi de reprezentare:
- lungimea elementului 12, s-a determinat în subcap. ; numărul de găuri şi, deci, cursa de reglare se va determina ţinând cont de calculul asamblării ţeavă-ţevă calculată în subcap.; - 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.1.3.2.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN
Tab. PRC-A.1.3.2.6.1 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.1.3.2.6.2 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, |
||
|
Postprocesarea rezultatelor |
||||||||||||
|
|
|
|||||||||||
Obs. Din analiza datelor de mai sus precum şi a celor din fişierul PRC-MD.3 se validează evidenţiază eforturile şi tensiunile axiale şi globale în toate punctele critice din secţiunea critică.