РТМ 26-07-113-71
Методика расчета на прочность шарнира Гука

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

^* 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. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

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. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

2.1. Исходными данными для расчета являются:

М_кр - 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. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

3.1. При расчете деталей шарнира вводится расчетный крутящий момент М.

3.2. При расчете выходной втулки и связанных непосредственно с ней деталей

М = М_кр

3.3. При расчете входной втулки, связанных непосредственно с ней деталей и крестовины

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ШАРНИРА

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 М_изг.А - изгибающий момент в сечении А - А,

М_изг.А = 0,318QR_ср; R_ср = 0,5(R + r);

Q - действующее усилие,

W_A - момент сопротивления сечения A - А,

 b = 0,5(b₁ + b₂).

4.1.6. Напряжение изгиба в сечении Б - Б определяется по формуле:

где М_изг.Б - изгибающий момент в сечении Б - Б,

М_изг.Б = Q · l_б;

W_Б - момент сопротивления сечения Б - Б,

для типа I при l_Б £ r

для типа I при l_Б > r

для типа II

4.1.7. Напряжение изгиба в сечении В - В определяется по формуле:

где М_изг.В - изгибающий момент в сечении В - В,

М_изг.В = Q × l_B;

W_В - момент сопротивления сечения В - В,

W_B = 0,075b₂H².

4.1.8. Напряжение среза в сечении А - А (условно) определяется по формуле:

где f_A - площадь сечения А - А,

f_A = b(R - r).

4.1.9. Напряжение смятия в отверстии ушка определяется по формуле:

где f_см - площадь снятия отверстия ушка,

f_см. = 2b₃r.

4.1.10. Напряжение кручения в проточке определяется по формуле:

где W_пp - момент сопротивления кручению проточки,

4.1.11. Напряжение кручения в сечении Г - Г (при d_в £ c) определяется по формуле:

где М_г - крутящий момент в сечении Г - Г,

М_г = Q × l_г;         l_г = l_в + 0,5b_г;

W_г - 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 = b_г.

4.1.12. Напряжение кручения в сечении D - D определяется по формуле:

где W_D - 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 W_Е - 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 W_p - 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 Q_ср - срезающее усилие,

  

f_cp - площадь среза,

4.2.6. Напряжение смятия на поверхности крестовины определяется по формуле:

где Q_см - сминающее усилие,

L - плечо усилия,

считая, что площадь снятия имеет ширину

f_см - 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 М_изг. - изгибающий момент,

М_изг. = Q × l;

l - плечо действующего усилия,

W - момент сопротивления сечения оси,

W = 0,1d³.

СОДЕРЖАНИЕ