Модуль расчета и проектирования соединений элементов машин
APM Joint
Детали, составляющие отдельные узлы, соединяются друг с другом, образуя более крупные структурные единицы, совокупность которых приводит к образованию всего многообразия машин, механических устройств, строительных и машиностроительных конструкций. Способы таких соединений разнообразны, так же как и методы их инженерного расчета и проектирования. Соединения бывают резьбовыми, сварными, заклепочными и т.п.
Все эти типы соединений могут быть спроектированы с помощью модуля APM Joint. При расчете машиностроительных соединений используются общеизвестные методики. Расчет соединений элементов строительных конструкций проводится с учетом специфики такого рода соединений.
Модуль APM Joint интегрирован в линейку разрабатываемых в НТЦ АПМ программных продуктов. Такая интеграция предполагает свободную передачу данных в APM Joint из других программных модулей, составляющих системы APM Civil Engineering и APM WinMachine. Такой подход позволяет существенно ускорить процессы проектирования и исключить появление возможных ошибок.
Кроме того, модуль APM Joint, дополненный базами данных, может функционировать и как самостоятельный программный продукт.
Функциональные возможности APM Joint
Модуль APM Joint предназначен для выполнения проектировочного и проверочного расчетов соединений с целью выбора наилучших конструктивных вариантов. Это обеспечивается:
- наличием полнофункционального плоского графического редактора;
- возможностью импорта геометрической информации через формат DXF из сторонних графических редакторов;
- наличием функций задания нагрузок различных типов;
- формированием отчетов с результатами расчета, которые можно сохранять в формате RTF;
- использованием настраиваемых баз данных материалов и других стандартных параметров при задании исходных данных и в процессе расчета;
- возможностью настройки модуля APM Joint под требуемые стандарты.
Решаемые задачи
1. Проектировочный расчет
По заданным геометрическим параметрам, действующим нагрузкам и материалам определяются:
- диаметры винтов (болтов, шпилек) для группового резьбового соединения;
- катет сварного шва для сварного соединения;
- диаметр сварной точки точечного соединения;
- допуски линейных размеров и подбор посадки для соединений с натягом;
- линейные размеры шпонок, шлицев, профильных, клеммовых и штифтовых соединений.
2. Проверочный расчет
По заданным геометрическим параметрам, действующим нагрузкам и материалам определяются коэффициенты запаса статической и усталостной прочности.
Типы рассчитываемых и проектируемых соединений:
1. Резьбовые групповые соединения при произвольном нагружении, установленные в отверстиях с зазором и без зазора.
2. Сварные соединения следующих типов:
- стыковые;
- нахлесточные;
- тавровые стыковым швом;
- тавровые угловым швом;
- угловые;точечной сваркой.
3. Заклепочные соединения
4. Соединения деталей цилиндрической формы:
- с натягом (цилиндрические и конические);
- шпоночные (призматической, сегментной, клиновой и тангенциальной шпонкой);
- шлицевые (прямобочные, эвольвентные, треугольные);
- штифтовые (осевые и радиальные);
- профильные соединения различных типов;
- клеммовые соединения различных исполнений.
Типы нагрузок:
- статические силы и моменты;
- переменные по времени силы и моменты.
Критерии расчетов:
Резьбовые соединения с зазором рассчитываются по следующим критериям:
- статической прочности на растяжение;
- выносливости;
- нераскрытия стыка.
Резьбовые соединения без зазора рассчитываются по критериям:
- статической прочности на сдвиг;
- выносливости;
- несдвигаемости.
Сварные стыковые соединения рассчитываются из условия статической и усталостной прочности по нормальным напряжениям.
Сварные нахлесточные соединения рассчитываются по условию статической и усталостной прочности по касательным напряжениям.
Сварные тавровые соединения стыковым швом рассчитываются исходя из условия статической и усталостной прочности по нормальным напряжениям.
Сварные тавровые соединения угловым швом рассчитываются из условия статической и усталостной прочности по касательным напряжениям.
Сварные угловые соединения рассчитываются из условия прочности по касательным напряжениям.
Сварные соединения точечной сваркой рассчитываются исходя из статической прочности на сдвиг.
Цилиндрические и конические соединения с натягом рассчитываются по критерию статической прочности, а также по условиям нераскрытия стыка и несдвигаемости.
Шпоночные, шлицевые и профильные соединения рассчитываются на прочность смятия контактирующих поверхностей.
Клеммовые соединения рассчитываются по критерию несдвигаемости.
Штифтовые соединения рассчитываются по условию прочности на срез и смятие.
Стоит отметить, что с целью повышения точности вычислений при расчетах наиболее ответственных соединений можно использовать не только инженерные методы, но и МКЭ (метод конечных элементов) – такие расчеты можно выполнить с помощью модуля APM Structure3D.
