Проект установки для стряхивания шишек хвойных пород деревьев

2.3 Расчет на прочность пальца крепления гидроцилиндра к кронштейну рамы

 

Рисунок 2.3.1 – Расчетная схема пальца

 

2.3.1 Расчет по условию  прочности на срез

 

Расчет по условию  прочности  на срез определяется по формуле:

 

                                 τ_ср = ≤ [τ_ср],                                    (2.3.1)

 

где     А_ср – площадь среза в соединении, мм²;

[τ_ср] – допускаемое напряжение на срез, МПа, для стали 45 по ГОСТ 380-71  [τ_ср] =100МПа=100 Н/мм²;

Q – сила действующая на палец, кН, принимаем Q = 39 кН.

 

Площадь среза в соединении А_ср , мм², определяется по формуле

 

                                       А_ср = k ,                                      (2.3.2) 

где    k – количество площадей среза у одного пальца;

d – диаметр пальца, мм.

k = 2; d = 25 мм.

 

Исходя из формулы площади  среза, условие  прочности на срез определяется по формуле 

                           τ_ср = ≤ [τ_ср],                                     (2.3.3)

 

τ_ср =

= 39,7 Н/мм² < 100 Н/мм²

 

Условие прочности на срез выполнилось.

Определим допустимую силу, действующую на палец из условия прочности на срез

 

                                       τ_ср = ≤ [τ_ср],

 

                               [Q] ≤ ,                                  (2.3.4)

 

[Q] =

= 98,1 кН

 

По данному расчету  можно приложить на палец силу Q =98,1 кН.

 

 

2.3.2 Расчет пальца на смятие

 

 

Расчет пальца на смятие определяется по формуле:

                         

  σ_см = ≤ [σ_см],                            (2.3.5)

 

где    F – сила нагрузки на палец, Н;

[σ_см] - допускаемое напряжение на смятие, для стали 45 по ГОСТ 380-71  [σ_см] = 320 Н/мм²;

 

- минимальная длина участка смятия пальца, мм.

σ_см =

= 130 Н/мм² > 320 Н/мм²

 

Условие прочности на смятие выполняется.

 Допустимая сила нагрузки на палец из условия прочности на смятие, определяется по формуле:                      

                              [F] ≤ [σ_см] δ_min d ,                               (2.3.6)

                                 

[F] = 320

12 25=96 кН

 

2.3.3 Проверка прочности  кронштейна на разрыв

 

Проверка прочности кронштейна на разрыв осуществляется по формуле:

   σ_р = ≤ [σ_р],                                      (2.3.7)

 

где    А_НЕТТО – площадь детали, мм²;

[σ_р ] - допускаемое напряжение на разрыв, для стали 45 по ГОСТ 380-71  [σ_р] = 140 Н/мм².

Рисунок 2.3.2 – Расчетная схема кронштейна рамы

 

Площадь сечения разрыва определяется по формуле:

 

                         А_НЕТТО = b δ,                                          (2.3.8)

 

А_НЕТТО = (50-25)

12=300 мм²

 

σ_р =

= 130 Н/мм² > 140 Н/мм²

 

Условие прочности на разрыв выполняется.

Допустимая сила нагрузки на кронштейн, Н/мм², определяется по формуле

 

                                [F] ≤ А_НЕТТО [σ_р],                                (2.3.9)

 

[F] = 300

140 =42 кН

 

Вывод: Воспринимаемая нагрузка пальцем и кронштейном крепления гидроцилиндра к раме удовлетворяет всем условия прочности.

 

2.4 Определение усилия развиваемого вибратором

 

Сила, с которой непосредственно  воздействует вибратор на дерево, есть не что иное, как центробежная сила пропорциональная квадрату угловой скорости гидромотора. В результате того что в вибраторе возникают антифазные колебания сила передаваемая дереву будет изменяться по закону синуса и определяется по формуле:

 

,                                     (2.3.9)

 

где    – масса дисбалансов, кг;

 

 

  – расстояние от оси вращения до центра масс дисбаланса, м;

 – угловая скорость вращения выходного вала гидромотора, рад/с;

 –угол поворота центра масс дисбаланса, º.

 

 

Рисунок 2.4 – Зависимость силы P от угла поворота

 

,                                           (2.3.9)

 

где    – частота вращения вала гидромотора, с^-1.

 

 рад/с

 

 кН 

В результате расчетов сила передаваемая дереву вибратором при  максимальных оборотах гидромотора  и угле α=90º составляет 41,7 кН.