Kontrola osrednje cevi

Osrednjo cev smo trdnostono kontrolirali na statiko in na utrujanje. Celoten preracun je izveden s pomocjo programa Mathcad in je v celoti predstavljen v internem porocilu [4]. V tem delu je predstavljen potek reševanja z ustreznimi rezultati.

Kontrola osrednje cevi je narejena za primer, ko je obremenitev na kolesu najvecja (poglavje 5.2).

Slika 5.3: Fizikalni model obremenitve osrednje cevi

1. Dolocitev notranjih sil in momentov

   Ravnotezne enacbe:

   Vsota vseh sil in momentov v posamezni smeri mora biti enaka nic:
   

   			(5.1)
   			(5.2)

   
   

2. Dolocitev napetosti v prerezu

   Oblika prereza in potek napetosti je prikazan na sliki 5.4. V prerezu se pojavljata dve vrsti napetosti [10]:

   Slika 5.4: Potek napetosti v prerezu

   
   • Normalne napetosti

     Napetosti zaradi natega oz. tlaka
     

     (5.3)

     
     
     Napetosti zaradi upogiba
     

     (5.4)

     
     

   • Tangencialne napetosti

     Napetost zaradi striga
     

     (5.5)

     
     
     Napetost zaradi torzije
     

     (5.6)

     
     

   Pri tem pomeni:
   ... sila, ki obremenjuje prerez
   ... plošcina prereza
   ... upogibni moment
   ... odpornostni moment prereza
   ... torzijski moment
   ... torzijski odpornostni moment prereza
   

3. Dolocitev napetosti v posameznih tockah prereza

   Znotraj vsakega prereza moramo poiskati tocko oz. vlakno, ki je najbolj obremenjeno.

   • Tocka A (slika 5.4)

     V tej tocki hkrati nastopajo najvecje normalne napetosti zaradi osne sile in upogibnega momenta .
     

     (5.7)

     
     
     Tangencialna napetost v tocki A pa je sestavljena iz tangencialne napetosti zaradi torzijskega momenta in tangencialnih napetosti zaradi striznih sil in .
     

     (5.8)

     
     

   • Tocka B (slika 5.4)

     V tej tocki hkrati nastopajo najvecje normalne napetosti zaradi osne sile in upogibnega momenta .
     

     (5.9)

     
     
     Tangencialna napetost v tej tocki je enaka kakor v tocki A (enacba 5.8).

4. Staticna kontrola

   Najprej dolocimo dopustno napetost za staticno obremenitev:
   

   (5.10)

   
   

   Dopustna napetost v primeru, da imamo prvi obremenitveni primer () in jeklo S 355 ( ) znaša:
   

   
   

   Za upoštevanje vpliva tangencialne napetosti uporabimo Misesovo porušitveno hipotezo [10]:
   

   (5.11)

   
   

   Pri kontroli na statiko je pomembno, da je dopustna napetost vecja oz. enaka od primerjalne:
   

   (5.12)

   
   

   V tabeli 5.1 so prikazane primerjalne napetosti za osrednjo cev.
   

   
   

   Tabela 5.1: Primerjalne napetosti za osrednjo cev

   |t:=:t=:t=:t| OSREDNJA
   || |-|-|| CEV	Mesto A	Mesto B
   ||=|=|=||	103.39	61.24
   |b:=:b=:b=:b|

   
   

5. Kontrola na utrujanje

   Pri kontroli na utrujanje je potrebno za vsako tocko prereza dolociti minimalno in maksimalno napetost, iz katerih izracunamo razmerje napetosti:
   

   			(5.13)
   			(5.14)

   
   

   Dinamicno dopustno napetost za normalne napetost izracunamo po enacbi 5.15:
   

   (5.15)

   
   
   pri cemer je trajnodinamicna trdnost za cisto izmenicno napetost ( ).

   Podobno dolocimo še dinamicno dopustno napetost za tangencialno napetost:
   

   (5.16)

   
   
   pri cemer je dopustna dinamicna napetost za normalne napetost za dejansko razmerje tangencialnih napetosti ().

   Trdnostna ustreznost glede na utrujanje je podana s koeficientom , katerega vrednost mora biti manša od 1 () in ga izracunamo po enacbi 5.17
   

   (5.17)

   
   
   Rezultati za osrednjo cev so zbrani v tabeli 5.2.

   
   

   Tabela 5.2: Kontrola na utrujanje v osrednji cevi

   |t:=:t=:t=:t| OSREDNJA CEV	Mesto A	Mesto B
   ||=|=|=|| Razmerje normalnih napetosti [-]	-0.27	-1
   ||-|-|-|| Dopustna norm. napetost [ ]	169.36	120
   ||-|-|-|| Razmerje tangencialnih napetosti [-]	-1	-1
   ||-|-|-|| Dopustna tang. napetost [ ]	84.85	84.85
   ||-|-|-|| Koeficient [-]	0.602	0.482
   |b:=:b=:b=:b|