Целью статьи является рассмотрение вопросов прочностного расчета изделий (на примере ударника), воспринимающих кратковременные нагрузки. Приводится методика расчета прочности основного элемента конструкции механизма реальной задачи расчета ударника - устройства, которое используется совместно со строительным перфоратором. Расчеты позволяют определить наилучшие размеры формы бойка ударника. При этом перфоратор задает кратковременно действующую силу на инструмент (ударник), которая расходуется на перемещение, нагрев элементов инструмента и частично возвращается обратно на механизм перфоратора. Энергия удара может достигать до 20 Дж, частота ударной нагрузки строительного перфоратора находится в диапазоне 17…35 Гц. Эксперимент показал, что кроме расчетов на статическую прочность необходимо также провести частотный анализ критических значений собственных частот колебаний конструкции. Полученные результаты были проанализированы на нормальные и максимально допустимые напряжения. Разработана методика определения статической нагрузки конструкции и ее динамического коэффициента под действием периодической ударной нагрузки. Выполненные расчеты статического нагружения и гармонического анализа позволяют определить прочность конструкции проектируемого изделия, подобрать материал заготовки, определить динамический коэффициент. Предложенный метод расчетов можно использовать не только для решения описанной в статье задачи, но и целого класса задач с ударной нагрузкой, в которых учитывается время приложения силы или длительность импульса силы.
The purpose of the article is to consider the issues of strength calculation of products (on example of a striker) receiving short-term loads. The method for calculating the strength of the main structural element of the mechanism of the real calculation problem of a striker- a device that is used together with a construction perforator is presented. The calculations allow to determine the best dimensions of the striker head shape. In this case, the perforator sets a short-term force acting on the tool (striker), which is spent on moving and heating of the tool elements and partially returns back to the perforator mechanism. The impact energy can reach up to 20J, the frequency of the construction perforator shock load is in the range of 17-35 Hz. The experiment has showed that in addition to static strength calculations, it is also necessary to carry out a frequency analysis of the critical values of eigen frequencies of the structure. The results obtained are analyzed for normal and maximum allowable stresses. A method for determining the static load of the structure and its dynamic coefficient under the influence of periodic shock load is developed. The performed calculations of static loading and harmonic analysis allow to determine the structural strength of the designed product, select workpiece material and determine the dynamic coefficient. The proposed calculation method can be used both for solving the problem described in the article and for the whole class of problems with the shock load, which take into account the time of force application or duration of the force pulse.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.