[Vsevolodovich]

Добрый день! Имеется балка 3000мм сечение - труба прямоугольная, +/- на середине находится шарнирный узел. Заплутал я что-то в его расчете. Справа заделка, слева изгибающий момент и небольшая сила. Сечение переменное в целом я выбрал, но на шарнирном узле что-то застыл. Не догоняю как рассчитать эту ось на срез/смятие. С начала я тупо взял формулу для смятия штифта проходящего через вал и втулку заменив крутящий момент вала на момент с полученной эпюры 2M/(Dоси*(D-d)(D+d)) (М-момент на донном участке, D,d -диаметры труб), по книге ДМ, правда когда я выводил ее у меня почему-то 4 в числителе, но не важно верю книге, может поспешил. Потом я решил что все-таки это - не моя ситуация. Пошел строить эпюру нормальных напряжений в сечении с осью, построил, не придумав что с ней делать отложил. Потом я начал искать силу с которой растягиваются и сжимаются верхние и нижние участки балки T=Mx/Jx * Sотс (Sотс принял за статический момент участка контакта с осью), в итоге я пришел к выводу, что это было бы сработало для составной балки по всей длине. Это готовая конструкция на ремонт, с очень большим прогибом под нагрузкой и смятой+сдвинутой осью. По тем цифрам которые я наполучал еще для старого сечения балки она должна не то что деформироваться, а уничтожаться, хотя может этого не происходит из-за деформации других участков, но сомнения у меня в правильности направления мыслей. Редко занимаюсь высоконагружненными конструкциями, не бейте сильно, пытаюсь разобраться. Заранее спасибо!

[uraltay]

Схему расчёта! Что-то где-то заделано, какой-то момент?!.

[Vsevolodovich]

Сообщение от uraltay Схему расчёта! Что-то где-то заделано, какой-то момент?!.

Добавил, спасибо! Узел +/- посередине

[ZVV]

Описание, конечно, сильное
Момент в балке раскладывается на пару сил в проушинах. Итого, усилие в проушине равно М/h, где М-изгибаюший момент в узле, h- расстояние между проушинами (для наружных и внутренних своё значение). Теперь считаете ось на изгиб и срез от полученных сил.
А вот поперечная сила в узле будет передаваться с одной части на другую через отгиб проушины. Мне такое решение не нравиться, но нужно смотреть на значения напряжений, которые получаться.

[Laborant]

Сообщение от ZVV считаете ось на изгиб и срез от полученных сил

И проушину на разрыв и смятие.

[Fogel]

Похоже, человек просто не вполне понимает какие именно силы действуют в соединении.
Действуем ровно так же, как и с этой закреплёной балкой - ставим центр отсчёта на нижнем стыке, предполагая что вокруг него как вокруг шарнира всё повернётся и составляем уравнение моментов: моменту изгибающему балку противостоит усилие в штифте, продольной силе тоже, но уже плечо поменьше... А дальше уже на смятие, срез и вырыв стенки прикинуть

[Vsevolodovich]

Сообщение от Fogel Похоже, человек просто не вполне понимает какие именно силы действуют в соединении.

Что есть то есть. Я пытался делать схему, когда я нижнюю чась условно защемляю, на верхнюю часть прикладываю подовину момента с эпюры. А в условной заделке возникает реактивный момент. До меня не доходило как из момента сделать эту силу на ухо. Вот если момент с балки разложить на пару сил в ушах мне даже в голову не пришло.
Сейчас я еще раз попробую прикинуть

[Fogel]

Ось в листе практически не может передать момент (лист должен быть относительно толстый для такого, а смещение оси заметным, поэтому эту точку можно смело считать шарниром, а далее действуем как с самой обычной фермой - какие-то там силы и моменты и две точки что держат её от смещения.

[Vsevolodovich]

Сообщение от Fogel Ось в листе практически не может передать момент (лист должен быть относительно толстый для такого, а смещение оси заметным, поэтому эту точку можно смело считать шарниром, а далее действуем как с самой обычной фермой - какие-то там силы и моменты и две точки что держат её от смещения.

Я решил поступить самым простым способом и просто посчитать срез от сил на ушах (гляньте, если не затруднит). Рассчитывать как балку я пока что не решился, но вижу себе это так: в местах где я поставил реакции R1 R2 , будут 2 шарнирные опоры, а дальше по стандарту как балку обычную. Ход мысли верен?

[Fogel]

на самом деле на внешних и внутренних пластинах будут разные нагрузки - плечо разное, да и сами пластины разные, поэтому считать надо оба случая (и да, размеров нет на картинках), а в целом ход размышлений верный (осевую можно и добавить - она ведь добавляет одному уху)

[ZVV]

Сообщение от Vsevolodovich Я решил поступить самым простым способом и просто посчитать срез от сил на ушах (гляньте, если не затруднит). Рассчитывать как балку я пока что не решился, но вижу себе это так: в местах где я поставил реакции R1 R2 , будут 2 шарнирные опоры, а дальше по стандарту как балку обычную. Ход мысли верен?

Расчет в общем правильный. В некоторых источниках касательные напряжения от поперечной силы берут не средние, а максимальные по Журавскому. Коэффициент запаса прочности принят 1,5?

[Vsevolodovich]

Сообщение от ZVV В некоторых источниках касательные напряжения от поперечной силы берут не средние, а максимальные по Журавскому.

В общем случае строю эпюру поперечной силы, беру участок с максимальной, там в сечении нахожу максимальное касательное по Журавскому его и использую вместо силы поделенной на площадь? Ни разу не сталкивался с таким вариантом расчета, надо попробовать.

Сообщение от ZVV Коэффициент запаса прочности принят 1,5

Будет! С моими расчетами я про такое не забываю))

[uraltay]

Сообщение от Vsevolodovich небольшая сила

Что значит "небольшая сила" и на каком расстоянии она находиться от оси? От неё и собственного веса балки будет максимальная нагрузка на ось и предполагаемые шарнирные опоры. Желательно эти опоры максимально разнести, например, внутрь ушей. Непонятно, что это за опоры и не уменьшат ли они диаметр оси. И лучше показать задумку эскизом. Мне, например, много непонятно.

[ZVV]

Сообщение от Vsevolodovich В общем случае строю эпюру поперечной силы, беру участок с максимальной, там в сечении нахожу максимальное касательное по Журавскому его и использую вместо силы поделенной на площадь? Ни разу не сталкивался с таким вариантом расчета, надо попробовать.

Да, расчет такой как Вы описали.

В ГОСТ 33169-2014 Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Подтверждение несущей способности есть раздел
6.5 Подтверждение прочности шарнирных соединений. Советую посмотреть.

[Vsevolodovich]

Сообщение от uraltay Что значит "небольшая сила" и на каком расстоянии она находиться от оси?

Не совсем небольшая, но она учтена. 4кН (уточнил сегодня) , расстояние до оси 1500мм, общая длина балки 3000мм. Один конец замурован, на другом вся нагрузка. Поворот вокруг оси производится без нагрузки. Трубы большая 120х80х5 меньшая 80х80х5, уши - 10мм. Ось - 16 мм. Марка стали неизвестна для всего. Погнуты и уши и ось и только по этому не погнулась труба. Естественно это не вся конструкция, а только максимально нагруженное положение общего механизма, которое и возникло.

[Sgk]

Сообщение от Vsevolodovich Ход мысли верен?

Не согласен
R1 не приравневается к F1. (См. Скрин 1)Расстояние конечо ничтожное, но это не равно. В другой схеме такое не прокатит. Главное понимать это.
Нахлесточное ухо необходимо проверить на растяжение и изгиб. Я думаю ось повело от того, что ухо начало загибаться, именно верхнее. (См. Скрин 2). По расчету на срез оси согласен, по цифрам не смотрел. На изгиб можно взять типовую схему в две опоры с моментом.
Эксплуатационную надежность и прочность конструкции нельзя обеспечить не зная что там на конце балки. Чтобы максимально проверить достаточность существующих сечений необходимо знать какие еще возникают режимы. Что за приспасоба? Какая то консольно-поворотная балка для вспм операций или что? Есть фотоматериалы мест деформации? При каких операциях появились деформации, при работе или транспортировки?

Сообщение от Vsevolodovich По тем цифрам которые я наполучал еще для старого сечения балки она должна не то что деформироваться, а уничтожаться,

Что за цифры? Есть возможность выложить скрины предыдущегего варианта?

[Vsevolodovich]

Сообщение от Sgk думаю ось повело от того, что ухо начало загибаться, именно верхнее.

Вытянуто нижнее ухо. Изогнуто в меньшей стапени. С верхним все более менее. Ось так же выгнута и промята в нижнем ухе в большей степени.
Фотографии увы не умею возможности.

[uraltay]

Сообщение от Vsevolodovich Вытянуто нижнее ухо.

"Небольшая сила" действует снизу вверх, навстречу весу трубы? Какая-то ромашка!.. Трудно что-ли привести схему шедевра, о которой говорилось уже в первом ответе, с указанием сил и размеров?

[Vsevolodovich]

Сообщение от Sgk Нахлесточное ухо необходимо проверить на растяжение и изгиб

На растяжение понимаю. Не догоняю с изгибом. Мне необходимо каждое ухо отдельно проверить, а как момент передать? Или брать как на вашем скрине расстояние L1 и счинать на изгиб от поперечной силы?
Я прошу прощения за то что пытаюсь что-то разузнать не предоставляя исчерпывающей информации. Возможности нет. Я бы с радостью оно так проще бы было да и фоток понаделать не особо трудно, тем более конструкция не моя) но не стоит

[uraltay]

Сообщение от Vsevolodovich На растяжение понимаю. Не догоняю с изгибом.

При уравновешивании "небольшой силы" и веса консоли, на ушах появляется момент, при котором одно ухо растягивается, а другое сжимается. И, кроме того, появляется перерезывающая сила, которая и гнёт уши.

[Sgk]

Сообщение от Vsevolodovich Или брать как на вашем скрине расстояние L1 и

Да l1 это для меня. На скрине показал растяжение.

[Sgk]

Сообщение от Vsevolodovich L1 и считать на изгиб от поперечной силы?

Да. Не забывай про реакцию Уа. Так как щека это не фасон , тебе необходимо будет найти W для вывода условия прочности. Это наиболее упрощенный вариант расчета. Этого достаточно будет.

[Vsevolodovich]

Сообщение от Sgk Да. Не забывай про реакцию Уа. Так как щека это не фасон , тебе необходимо будет найти W для вывода условия прочности. Это наиболее упрощенный вариант расчета. Этого достаточно будет.

Большое спасибо за развернутый ответ и потраченное время!
Для полноты картины набросал две схемы. Может хоть как-то прояснят что вообще там творится. На первой - старый гнутый вариант, на него просто дали повышенную нагрузку. Думали выдержит, но не повезло. ОА- эта самая поворотная балка. Узел ОО1 - элемент воспринимающий нагрузку, для испытаний, что там испытывают не суть важно. О1Б - "стрела". От заваливания на бок конструкция удерживалась из вне. Весь узел ОО1Б был рассчитан и испытан еще до того как я научился говорить на гораздо большее нагружение. А еще раньше там и стрелы не было, нагрузку подводили как-то сбоку по слухам.
Вторая это то, что будет сейчас. Жесткую заделку сказано убрать для удобства, добавить еще 2 опоры чтобы не городить с устойчивостью. Это подобие стрелы придется тоже поднять так же для устойчивости, она не складная, на рисунке шарнир А правее конца Б, но по факту он немного левее, это у меня руку повело. Уравновешивание будет происходить от собственного веса (предварительно). Узел ОО1 - не поворотный вокруг собственной оси. Поворот происходит только без нагрузки вокруг тех самых проушин и в повернутом состоянии нагрузка не подается.
В общем я делаю все кроме узла ОО1Б

[Sgk]

Сообщение от Sgk Для полноты картины набросал две схемы

Со схем и нужно было начинать.

Сообщение от Vsevolodovich старый гнутый вариант, на него просто дали повышенную нагрузку. Думали выдержит, но не повезло

Можно ребра в тавр приварить к щекам по центру, вдруг опять не повезет.
Тут главное правильно проанализировать напряжения. Ранее уже об этом писал ZVV.

[Vsevolodovich]

Сообщение от Sgk Тут главное правильно проанализировать напряжения.

Вот такая квазимода получилась. Из за того что делаем из имеющегося материала. Меня беспокоят уши толщиной 20 мм. По расчетам они выходят 15мм с запасом, а площадь контакта с осью 20мм. Был лист 20 я кго предварительно и заложил. Но мне не нравится перепад жесткости от трубы с накладками к уху. Я когда-то где-то вроде бы читал что так не делается.

[uraltay]

Сообщение от Vsevolodovich По расчетам они выходят 15мм с запасом, а площадь контакта с осью 20мм.

Вот читаю описания и перед глазами проф. Преображенский, который спрашивал: "Кто на ком стоит?" Или я на старости лет из конструкторского ума выжил, перестал понимать? А люди ведь что-то отвечают, значит, что-то понимают... Схему вымучили кое-как! Теперь бы понять... На схемах блок загрузки и стрела висят на балке? Стрела горизонтальная и наклонная? Что за "флюгерный ролик" и какая-то выдвижная опора и куда они двигаются? Как новые уши соединены с осью? И т.д. и т.п.

[nick.klochkov]

Сообщение от uraltay Вот читаю описания и перед глазами...

ага, че тут только не было, начиная с темы, и "шарниры"), и т.п., сколько вариантов и так и сяк и ни как)
может проще срезать все нахрен, и воткнуть "новую" искомую балку, тем более, что вдруг появилась "подстропильная"
или обрезать старую и приварить встык кусок новой равнопрочным швом, можно и на несъемной подкладке

[Vsevolodovich]

Сообщение от uraltay На схемах блок загрузки и стрела висят на балке? Стрела горизонтальная и наклонная? Что за "флюгерный ролик" и какая-то выдвижная опора и куда они двигаются?

Я не могу описывать детали проекта по понятным причинам. Если они не понятны то зачем что-то писать, они же непонятны. Даже то что я описал имеет косвенное отношение к действительности.
Мне кажется вы излишне пытаетесь усложнить вопрос который я изначально задал. Допустим стрела наклонная. Что изменилось? Узнали вы что за ролик и что? Двигаются они я знаю куда, но запрещено писать правилами форума.
Есть балка, на ней есть сила и момент. Все. Как я получил эту силу и этот момент абсолютно не имеет значения. Вопрос не в машиностроительной части, а в части чистого сопромата. Абстрактная балка, с абстрактными ушами, с абстрактной силой и таким же моментом. Если на нее действует что-то еще, что я не учел это уже мои проблемы
Мне на вопрос по сути ответили в 4 сообщении ZVV потом Skg более подробно

[uraltay]

Сообщение от Vsevolodovich Мне кажется вы излишне пытаетесь усложнить вопрос который я изначально задал

Для того, чтоб получить качественный ответ, нужно качественно ставить вопрос, а схему, с которой всё должно начинаться, получили только через четыре дня. Усложнять здесь, вероятнее всего, нечего, вопрос просматривается как очень простой, но сформулирован очень коряво. Вопросы ставлю не из любопытства, а чтоб помочь. И какими правилами запрещено делать уточнения по расчётной схеме? Если всё так просто, в схеме момент и сила, то в любом справочнике по сопромату именно эти схемы стоят в первых рядах и спрашивать-то нечего. Рад, что ZVV и Skg сумели понять и всё разъяснить - умные ребята.

[Tyhig]

Offtop: ZVV, конечно, гуру КМ... Но в данном случае он вам умолчал о примерно 80% сложностей в расчёте, подозреваю.
А uraltay, хамить глупо и бесперспективно. У нас на форуме машиностроителей по пальцам можно пересчитать. Он всё ваше КБ съест и не поперхнется.

[Бахил]

Offtop: Tyhig, ты то куда полез к машиностроителям? Они даже эпюру моментов на сжатой зоне строят. Убил бы...

[nick.klochkov]

Сообщение от Tyhig А uraltay, хамить глупо и бесперспективно.

и совершенно он не хамит
если хочешь получить вразумительный ответ, дай вразумительные исходные данные, при всем при том, что задача не машиностроительная, а чисто из сопромата/строительной механики и не требует при расчете, даже при защемлении профиля в профиль (ну ни как ни "шарнире") каких-то сверхъестественных знаний, и ко всему, некоторые представленные варианты вообще технологически не выполнимы (имеется в виду сварка)
кроме того, фигурируют некорректные термины
нельзя выставлять такие "сырые" тз, можно все было дать проще и вразумительней, а эти "философствования" по поводу исполнения первоначального вида "шарнирного") узла, которые в конце концов оказались ненужными(, можно было выставить для отдельной темы, без "иди туда, не зная куда, принеси то, не зная что"

[uraltay]

Сообщение от Tyhig А uraltay,

Запятая говорит, что это обращение ко мне, а не к ТС.

Сообщение от Бахил Tyhig, ты то куда полез к машиностроителям? Они даже эпюру моментов на сжатой зоне строят. Убил бы...

И как же это космические корабли умудряются бороздить просторы?.. Калашников каким-то образом стал известным на весь мир?..

[Sgk]

Сообщение от Vsevolodovich Вот такая квазимода получилась. Из за того что делаем из имеющегося материала. Меня беспокоят уши толщиной 20 мм. По расчетам они выходят 15мм с запасом, а площадь контакта с осью 20мм. Был лист 20 я кго предварительно и заложил. Но мне не нравится перепад жесткости от трубы с накладками к уху. Я когда-то где-то вроде бы читал что так не делается.

Если не нравится перепад, то можно проработать такой вариант (см. Скрин 2). Глушишь торец трубы листом. Привариваешь к листу 2 проушины под Т6 и усиляешь косынками.
Непонятно зачем наваривать листы 10 в нахлест на трубу в длину 1500 (пост 25)? . Сверху листов еще уши 20. Пирог слоеный получается. Понятно, что делаем из чего есть. Очень трудоемко. Отношение W/m для вашего пирога - 90см3/50 кг, а для сварной двутавровой балки из листа 10 таких же габаритов 95см3/42кг. Нашли же где то лист 10, можно и балочку сварганить (см. Скрин 3). Параметры не сильно отличаются, но все таки двутаврое сечение при М работает намного лучше, чем труба, темболее косынками все подребрим. А эту трубу дорабатываем и устанавливаем в правую часть.
Вернемся к перепаду, раз уж на то пошло. Участок l2 особо не играет значительную роль, а вот сварные швы отмеченые зеленым маркером будут работать более, чем дальние, так как вращение при М будет происходить относильно св. шва (см скрин 1).


Я На своих скринах немного неправильно ребра установил. По центру же ось, так что делаем ребра по краям.
----- добавлено через ~2 мин. -----

Сообщение от Tyhig Offtop: ZVV, конечно, гуру КМ... Но в данном случае он вам умолчал о примерно 80% сложностей в расчёте, подозреваю.

Откуда такие подозрения? Поведуйте нам эти 80%...

[Tyhig]

Сообщение от Sgk Поведуйте нам эти 80%...

Может я и приврал.
Ещё же выносливость, да ещё кручение, да ещё распределение моментов на каждый листик... И определение нагрузок на узел будет тоже очень сложным.
Ну и перекос оси как-то повлияет. Что будет при нештатной работе оси, когда её заклинит.
А ещё мы же не знаем что за механизма. Мало ли там силы инерции и по разному влияют в разных точках движения...
А ещё коррозия.
А ещё износ как-то изменит перераспределение сил на листы.
А ещё выносливость ведь может быть и какой-то сложной, научной, так что хрен посчитаешь.
Контроль швов. Швы здесь скорее сломаются.
Выносливость швов. Динамика как на швы подействует.
Незамкнутое сечение трубы корродирует изнутри.
Забыл. Ещё температура работы узла. И она может меняться.

Запятая сама ставится. Забыл убрать. Что вы меня клевать сразу.

[uraltay]

Сообщение от Tyhig Запятая сама ставится. Забыл убрать.

----- добавлено через ~9 ч. -----

Сообщение от nick.klochkov если хочешь получить вразумительный ответ, дай вразумительные исходные данные

Решил к этому добавить один показательный пример (а их у меня!..) из собственной практики.
Получил ТЗ. Есть тяжёлый поворотный стол, на который ставятся 5 или 6 контейнеров для очень радиоактивных отходов. Стол проворачивается, контейнеры поочерёдно подходят под трубу, через которую загружаются. Контейнеры закрываются крышками, потом убираются. Стол поворачивается редуктором, расположенным под столом. К редуктору подводится приводной вал, соединённый с электроприводом, находящимся в соседнем "чистом" помещении, через карданный вал. Там же находится оператор, который занимается процессом и наблюдает за ним через специальное стекло.
1. Суть ТЗ: Нужно заменить кардан на более прочный.
2. Уточняю: для чего? При перегрузках ломается кардан, менять его морочно. Мы раздобыли более прочный вал, надо его установить, нужны переходные детали и пр.
3. Уточняю дальше: что будет, если слабым звеном в этом случае станет редуктор, который развалится? Заказчик ошарашенно таращит на меня глаза!!!
Задача конструктора, сделать не то, что просит заказчик (заменить кардан) и не то, что он хочет (чтоб привод не требовал ремонта), а то, что ему нужно.
До кардана сделал предохранительную фрикционную муфту, которая срабатывала при перегрузке.
"Не то, не то, а то" - мой принцип в работе с заказчиками.

[Sgk]

Удалено