Расчет узла соединения тяги с рычагом поворота газодинамического органа управления

Тяги рулевого привода соединяются между собой и с другими элементами конструкции с помощью соединения типа «ухо-вилка» (рис. 3.).

Рис. 3. Узел соединения тяги с рычагом поворота руля.

Произведем конструкторский расчет соединения данного типа.

В число размеров_, подлежащих определению входят:

1. диаметр болта ;

2. ширина ушка тяги;

3. перемычка ушка тяги ;

4. толщина ушка тяги ;

5. наружный диаметр ушка рычага .

Полный перечень возможных форм разрушения в данном случае: срез болта (напряжение ), смятие материала болта под ушком тяги (напряжение ), смятие материала ушка тяги под болтом (напряжение ), разрыв ушка тяги по перемычкам (напряжение ), срез перемычки ушка тяги (напряжение ), разрыв ушка рычага (напряжение ) и срез пере­мычки ушка рычага (напряжение ).

Соответствующие условия работоспособности входящих деталей:

; (а) ; (б) ; (в)

; (г) ; (д) ; (е) . (ж)

В данном случае целесообразно отделение неравенства (а), так как оно содержит одно неизвестное .

Соответствующее уравнение после подстановки выражений для левой и правой частей:

где: п - число плоскостей среза болта (здесь );

- предел прочности материала болта (материал из которого изготавливаем болт берем: Ст.3, σ_в=300 МПа).

Получаем:

Из конструктивных и технологических соображений примем

Д алее рассмотрим условия (б) и (в). Заметим, что они дважды, но по-разному выражают один и тот же неизвестный размер, поэтому эти два условия можно заменить соответствующим уравнением, которое после выражения правой и левой части может быть представлено в виде:

где:- коэффициент смятия ( для подвижных соединений =0.2-0.4).

Принимая =0.4 получаем:

Из конструктивных и технологических соображений примем 0.002

Далее, заменив условие (ж) равенством, получаем уравнение с одним неизвестным :

где: - коэффициент концентрации напряжений (для переменной циклической нагрузки ).

Учитывая, что в данном случае имеет место переменная циклическая нагрузка, получаем:

Из конструктивных и технологических соображений примем

Затем, заменив условие (е) равенством, получим уравнение с одним неизвестным :

,

откуда получаем:

Из конструктивных и технологических соображений примем 0.0025

Таким образом, все размеры ушков тяги определены, и можно перейти к определению размеров ушка рычага. Прежде всего, под диаметр болта и силу подбираем соответствующую втулку, толщину втулки примем равной 0,001(м), ширину 0,005 (м).

При определении размеров и формы ушка рычага в плане следует учесть, что направление действующей на него силы , при отклонениях руля изменяется. Это значит, что условие прочности по срезу перемычки должно выполняться во всех отклоненных положениях. Обеспечить это с некоторым запасом по прочности можно с помощью концентричного обвода с перемычкой среза, определяемой из уравнения, соответствующего условию (е).

В соответствии с этим получаем уравнение:

Откуда:

Где: D_п – задаваемый наружный диаметр втулки.

Толщину втулки примем 1мм.

D_n=0,003+0,002=0,005 (м)