Расчет конструктивных элементов изделия на прочность, деформативность

Обоснование конструктивных решений

Основные требования к конструкции изделия:

1. Конструкцию изделия, его форму, размеры, количество и объемы емкостей для хранения, их взаимное расположение в изделии следует принимать в соответствии с функциональным назначением и эргономическими требованиями.

2. Конструктивная схема изделия должна обеспечивать технологичность его изготовления, простоту сборки и удобство эксплуатации при минимальной материалоемкости.

3. Элементы и сборочные единицы должны быть максимально унифицированы и взаимозаменяемы, обеспечивать поставку изделий без предварительной сборки.

4. На основе унификации элементов и приемов комбинаторики надо разрабатывать многовариантные компоновочные схемы изделий и на этой базе создавать разнообразные ассортиментные программы — от простейших изделий до сложных наборов и комплектов.

5. Конструкции изделия должны быть надежными и долговечными в соответствии с предъявляемыми к ним стандартными требованиями.

Определение уровня унификации

Мебельное производство постоянно требует обновления ассортимента мебели, а при серийном производстве требуются значительные затраты на переналадку оборудования.

Расширение обновления ассортимента изделий при их массовом производстве требует значительных затрат на перенастройку производства. Однако разнообразие продукции можно достигнуть и при ограниченном количестве типоразмеров элементов, комбинируя из них самые различные варианты изделий. В основу новых решений конструкции могут быть положены единые, в том числе и ранее осваиваемые, исходные элементы. Это возможно при унификации.

Унификация - приведение чего-либо к единой норме, к единообразию.

Сведение количества типоразмеров элементов к минимуму обуславливается интересами производства. При выполнении этого условия легче осваивать новую продукцию, решать вопросы специализации, кооперации. Внедрение системы унификации позволяет сократить время на переналадку оборудования и число переналадок, повысить выход заготовок при раскрое материалов, улучшить организацию труда.

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

КП КИ 02 00 ПЗ

Уровень унификации отражает степень насыщенности изделия унифицированными деталями и оценивается коэффициентом унифицированными деталями и определяется отношением числа повторяемости размеров деталей к общему числу деталей данного изделия:

К_у= (1 – ) ∙ 100% 2.1

где n - общее количество унифицированных типоразмеров элементов объекта унификации;

m - общее количество элементов объекта унификации.

В таблице 2.1 представлены данные для расчета уровня унификации.

Таблица 2.1 – Данные для расчета уровня унификации

№ п.п.	Наименование	Кол-во
1	Боковина	2
2	Крышка	1
3	Горизонтальный щит 1	1
4	Горизонтальный щит 2	2
5	Перегородка 1	2
6	Перегородка 1	2
7	Полка съемная	2
8	Стенка задняя	1
9	Фасад ящика	1
10	Задняя стенка ящика	1
11	Передняя стенка ящика	1
12	Боковая стенка ящика	2
13	Дно ящика	1

К_у= (1 – ) ∙ 100 = 40%

Более технологичными являются те конструкции, которые имеют большее количество унифицированных деталей и сборочных единиц. Для отдельных изделий установлен уровень унификации не менее 40%, наборов (гарнитуров) - не менее 60%, для стульев гнутоклеенных - не менее 25%.

Коэффициент унификации, в сравнении с требуемым значением для корпусной мебели (40%), можно сделать вывод, что данное изделие является унифицированным и технологичным, может использоваться для массового и серийного производства.

Расчет конструктивных элементов изделия на прочность, деформативность

Для горизонтальных элементов (полок, перегородки) критерием качества служит жесткость. Особенно важно проверить возможное значение деформации

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

КП КИ 02 00 ПЗ

полок, перегородки т.е. их прогиб, допустимая величина которого принимается исходя из эстетических соображений и может составлять 3-5 мм на длине 1 м, т.е.

f_доп=(3-5)/1000 (2.2)

Вкладные полки крепятся на полкодержателях, а перегородка на стяжке конфирмант и шкантах, нагрузка на них обычно распределяется равномерно, поэтому для такого случая расчетная схема соответствует приведенной на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Расчетная схема нагружения

Предел долговременного сопротивления можно определять по результатам кратковременных испытаний с учетом коэффициента ползучести, который равен:

φ = ( - ) / (2.3)

где , - соответственно мгновенный и длительный модули упругости.

Прочностью показатели для древесных и плитных материалов с поправкой на долговременность эксплуатации изделия можно принимать с поправочным коэффициентом 0,5 от соответствующих показателей при кратковременных статических испытаниях.

Точное отражение работы всех элементов корпуса - сложная и трудно решаемая задача, поэтому в ряде случаев работа конструкции принимается упрощенной, что позволяет использовать простые, с достаточной для практики точностью, методы расчета. Для горизонтальных элементов можно применять расчетные схемы как для балки с равномерно распределенной нагрузкой, свободно лежащей на двух опорах, а для вертикальных - расчетные схемы как для стержней, работающих на продольное сжатие.

Допускаемая деформация полок и других горизонтальных элементов принимается исходя из эстетических соображений и может составлять до 3-5 мм на длине 1 м, то f_лоп, = (3-5) l / 1000. Деформация определяется по формуле:

f = (2.4)

где q - распределенная нагрузка на единицу ширины плиты;

l - расстояние между опорами;

J_min - момент инерции J_rnin ⁼ b ∙ hl /2, аbиh соответственно ширина

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

КП КИ 02 00 ПЗ

и толщина плиты;

С – коэффициенты, учитывающие схему нагружения (К=1/8, С=5/384).

Определять минимальную толщину вертикальных щитов из условия на устойчивость имеет смысл при малой толщине и большой длине щитов. Минимальная толщина щита определяется в такой последовательности:

= 6Р/F (2.5)