Утверждаю Главный инженер Главного управления ___________ (Д. Бирюков) «28»___VI______ 1971 г. |
РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ШАРНИРА ГУКА |
PTМ 26-07-113-71 |
* Снято ограничение срока действия.
Приказом Главного управления от 29 июня 1971 г. № 83 срок введения установлен
с 1 августа 1971 г.
_____________
* Письмо № 21/2-2-373 от 13.06.96 из Управления по развитию химического и нефтяного машиностроения.
Настоящий руководящий технический материал (РТМ) является рекомендуемым при расчете на прочность шарнира Гука, применяемого в трубопроводной арматуре.
1.1. Расчету на прочность подвергаются основные детали шарнира: входная и выходная втулки, крестовина (яблоко шарнира), оси (рис. 1).
1.2. В отдельных случаях производится расчет на прочность вспомогательных элементов (штифты и т.д.). Прочность элементов, присоединяющихся к шарниру (труба, рис. 1), должна быть проверена отдельно, в основном, - на кручение.
Рис. 1 Шарнир Гука
2.1. Исходными данными для расчета являются:
Мкр - крутящий момент на выходной втулке шарнира;
h - коэффициент полезного действия шарнира.
Если значение h не задано, то оно определяется по формуле:
где r - радиус отверстия (рис. 2)
L - расстояние между серединами отверстий (рис. 2);
m - коэффициент трения (для стали принимается m = 0,3);
g - максимально допускаемый угол между осями шарнира.
Тип I
Тип II
Рис. 2. Втулка
3.1. При расчете деталей шарнира вводится расчетный крутящий момент М.
3.2. При расчете выходной втулки и связанных непосредственно с ней деталей
М = Мкр
3.3. При расчете входной втулки, связанных непосредственно с ней деталей и крестовины
4.1. Расчет втулки шарнира
4.1.1. Втулка шарнира (независимо от того, входная она или выходная) по конструкции верхней части должна быть отнесена к одному из двух типов, показанных на рис. 2.
4.1.2. Конструкция нижней части втулки, кроме показанной на рис. 2, может исполняться по одному из вариантов, указанных на рис. 3.
4.1.3. Верхние и нижние части втулок рассчитываются в соответствии с конструкцией по типу I или II, а также по одному из вариантов 1, 2, 3.
4.1.4. Сечения, на которые даны ссылки в последующих пунктах расчета, и размеры, входящие в формулы, указаны на рис. 2 и 3.
Рис. 3. Варианты исполнения нижней части втулки
4.1.5. Напряжение изгиба в сечении А - А определяется по формуле:
где Мизг.А - изгибающий момент в сечении А - А,
Мизг.А = 0,318QRср; Rср = 0,5(R + r);
Q - действующее усилие,
WA - момент сопротивления сечения A - А,
b = 0,5(b1 + b2).
4.1.6. Напряжение изгиба в сечении Б - Б определяется по формуле:
где Мизг.Б - изгибающий момент в сечении Б - Б,
Мизг.Б = Q · lб;
WБ - момент сопротивления сечения Б - Б,
для типа I при lБ £ r
для типа I при lБ > r
для типа II
4.1.7. Напряжение изгиба в сечении В - В определяется по формуле:
где Мизг.В - изгибающий момент в сечении В - В,
Мизг.В = Q × lB;
WВ - момент сопротивления сечения В - В,
WB = 0,075b2H2.
4.1.8. Напряжение среза в сечении А - А (условно) определяется по формуле:
где fA - площадь сечения А - А,
fA = b(R - r).
4.1.9. Напряжение смятия в отверстии ушка определяется по формуле:
где fсм - площадь снятия отверстия ушка,
fсм. = 2b3r.
4.1.10. Напряжение кручения в проточке определяется по формуле:
где Wпp - момент сопротивления кручению проточки,
4.1.11. Напряжение кручения в сечении Г - Г (при dв £ c) определяется по формуле:
где Мг - крутящий момент в сечении Г - Г,
Мг = Q × lг; lг = lв + 0,5bг;
Wг - момент сопротивления кручению сечения Г - Г,
где e - коэффициент (раздел II, табл. 3, лист 31 РМ-26-69 «Руководящий технический материал. Геометрические характеристики плоских сечений». Издание ЦКБА.)
Коэффициент e зависит от a/b, где b = bг.
4.1.12. Напряжение кручения в сечении D - D определяется по формуле:
где WD - момент сопротивления кручению сечения D - D,
4.1.13. Напряжение смятия в отверстии под штифт определяется по формуле:
4.1.14. Напряжение кручения в сечении Е - Е (вариант 1, 2 и 3) определяется по формуле:
где WЕ - момент сопротивления кручению сечения Е - Е,
4.1.15. Напряжение смятия в шестиграннике и квадрате (варианты 2 и 3) определяется по формулам:
для варианта 2
для варианта 3
где S - размер под ключ шестигранника или квадрата.
Формулы получены при условии работы всех граней и неравномерно распределенной нагрузки.
4.2. Расчет крестовины (яблока) шарнира
4.2.1. Крестовина, в зависимости от того, лежат или не лежат оси обоих отверстий в одной плоскости, должна быть отнесена к одному из двух типов, показанных на рис. 4.
Рис. 4 Крестовина
4.2.2. Крестовина рассчитывается по сечению А - А (см. рис. 4), параллельному обеим осям отверстий и расположенному посередине между ними. Для типа II сечение А - А совпадает с плоскостью, в которой лежат обе оси отверстий.
4.2.3. Размеры, входящие в формулы, приведенные в п.п. 4.2.4 - 4.2.6, показаны на рис. 4.
4.2.4. Напряжение кручения в сечении А - А (для типа II условно) определяется по формуле:
где Wp - полярный момент сопротивления сечения А - А,
(для типа II е = 0 и b = D; c = d).
4.2.5. Напряжение среза в сечении А - А определяется по формуле:
где Qср - срезающее усилие,
fcp - площадь среза,
4.2.6. Напряжение смятия на поверхности крестовины определяется по формуле:
где Qсм - сминающее усилие,
L - плечо усилия,
считая, что площадь снятия имеет ширину
fсм - площадь смятия,
4.3. Расчет оси шарнира.
4.3.1. Ось рассчитывается на срез и на изгиб.
4.3.2. Исходные данные для расчета приведены на рис. 5.
Рис. 5 Ось
4.3.3. Напряжение среза определяется по формуле:
где Q - действующее усилие,
f - площадь среза,
4.3.4. Напряжение изгиба определяется по формуле:
где Мизг. - изгибающий момент,
Мизг. = Q × l;
l - плечо действующего усилия,
W - момент сопротивления сечения оси,
W = 0,1d3.
Генеральный директор ЛПОА «Знамя труда» им. И.И. Лепсе |
(С. Косых) |
Главный инженер ЛПОА «Знамя труда» им. И.И. Лепсе |
(М. Сарайлов) |
Главный конструктор |
(О. Заринский) |
Зав. отделом № 161 |
(П. Перов) |
Зав. отделом № 118 |
(В. Никитин) |
Руководитель темы |
(П. Гуткин) |
Ответственный исполнитель |
(А. Горюнова) |
СОДЕРЖАНИЕ