Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Бабкин Александр Иванович. Резьбовые соединения




.


4 ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Задача №1

Резьбовые соединения

Кронштейн, нагруженный силой F, крепится к перекрытию с помощью n болтов. Болтовое соединение затянуто. Подобрать диаметр болтов, исходя из условия прочности. Резьба болтов – метрическая, с крупным шагом. Нагрузка статическая, допускаемое напряжение на растяжение для материала болтов = 80 МПа.

Рис. 4.1 Схема к задаче №1

Варианты исходных данных для задачи №1:

№ варианта Количество болтов n Нагрузка F, кН № варианта Количество болтов n Нагрузка F, кН № варианта Количество болтов n Нагрузка F, кН № варианта Количество болтов n Нагрузка F, кН
                       
                       
                       
                       
                      12,5
    4,5     8,5            
                17,5      
    12,5                 5,5
                       
                       

Пример решения задачи: Кронштейн, нагруженный силой F = 20 кН, крепится к перекрытию с помощью 4 болтов. Болтовое соединение затянуто. Подобрать диаметр болтов, исходя из условия прочности. Резьба болтов – метрическая, с крупным шагом. Нагрузка статическая, допускаемое напряжение на растяжение для материала болтов = 80 МПа.

Решение: Кронштейн, к которому приложена сила F, достаточно жесткий и имеет симметричную конструкцию, поэтому нагрузка равномерно распределяется между всеми четырьмя болтами. Нагрузка, приходящаяся на один болт:

Н.

Болтовое соединение – затянутое, нагруженное, поэтому:

,

где k – коэффициент, учитывающий кручение: k = 1,3;

– внутренний диаметр резьбы болта.

Отсюда внутренний диаметр резьбы:

мм.

По справочнику подбираем метрическую резьбу с крупным шагом:

резьба М16: наружный диаметр = 16 мм, шаг = 2 мм, внутренний диаметр = 13,835 мм.

 


Задача №2

Заклепочные соединения

Рассчитать несущую способность заклепочного соединения, показанного на рисунке, нагруженного статической растягивающей силой. Допускаемые напряжения для материала заклепок: = 190 МПа, = 85 МПа. Допускаемые напряжения для материала листов и накладок: = 140 МПа, = 210 МПа.

Варианты исходных данных для задачи №2:

№ варианта Количество заклепок z Диаметр заклепки d, мм Толщина листа s, мм Ширина листа B, мм Толщина накладок s 1, мм Схема соединения
      3,5   Варианты 1-10: Однорядное соединение внахлест
         
    5,5    
         
         
         
    4,5    
         
         
         
          Варианты 11-20: Двухрядное соединение внахлест с шахматным расположением заклепок
         
         
         
         
         
         
         
    4,5 2,5  
    7,5    

 

            Варианты 21-30: Двухрядное стыковое соединение с двухсторонними накладками с шахматным расположением заклепок
           
           
           
      2,5   1,5
          1,5
           
           
      2,5   1,5
      4,5   2,5
            Варианты 31-40: Двухрядное стыковое соединение с двухсторонними накладками
          1,5
           
           
      2,5   1,5
      3,5    
           
           
      2,5   1,5
           

 

Пример решения задачи: Рассчитать несущую способность заклепочного соединения, нагруженного статической растягивающей силой. Количество заклепок = 5, диаметр заклепок = 8 мм. Толщина соединяемых листов = 7 мм, ширина = 75 мм, толщина накладок = 4 мм. Допускаемые напряжения для материала заклепок: = 190 МПа, = 85 МПа. Допускаемые напряжения для материала листов: = 140 МПа, = 210 МПа.


Решение. При решении задачи считаем, что нагрузка равномерно распределяется между всеми заклепками.

1. Напряжения среза:

,

отсюда, несущая способность соединения по напряжения среза:

Н,

где = 2 – количество площадок среза.

2. Напряжения смятия:

,

отсюда: .

Так как толщина листа меньше суммарной толщины накладок (), расчет на смятие ведется для листа. В качестве допускаемых напряжений смятия принимаем допускаемые напряжения смятия более слабого материала заклепки.

Несущая способность соединения по напряжения смятия:

Н.

3. Напряжения растяжения листа:

,

отсюда: .

Площадь сечения листа, работающая на растяжение, в самом тонком месте (по линии расположения трех заклепок):

Несущая способность соединения по напряжения растяжения:

Н.

Таким образом, несущая способность соединения определяется по наименьшей прочности на срез, т.е. ≤ 42726 Н.


Задача №3

Сварные соединения

Рассчитать несущую способность (допускаемую нагрузку) нахлесточного комбинированного сварного соединения, представленного на рис. 4.3. Нагрузка статическая, постоянная. Катет швов – k. Способ сварки – ручная дуговая сварка. Материал листов – Ст3, допускаемые напряжения на растяжение = 125 МПа.

 

Варианты исходных данных для задачи №3:

№ варианта a, мм b, мм s, мм k, мм № варианта a, мм b, мм s, мм k, мм
                   
                  2,5
                   
                   
                   
                   
                   
        2,5          
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                  2,5
                   
                   
                   
                   

 


Пример решения задачи: Рассчитать несущую способность (допускаемую нагрузку) нахлесточного комбинированного сварного соединения. Нагрузка статическая, постоянная. Размеры соединения: a = 50 мм, b = 30 мм, s = 6 мм. Катет швов k = 5 мм. Способ сварки – ручная дуговая сварка. Материал листов – Ст3, допускаемые напряжения на растяжение = 125 МПа.

Решение: 1. Допускаемые напряжения для сварного шва на срез:

= 0,6· = 0,6·125 = 75 МПа.

2. Расчетная длина шва:

= 50 + 2 · 30 = 110 мм.

3. Площадь расчетного сечения шва на срез:

мм2.

4. Допускаемая нагрузка на срез для сварного шва:

Н.


Задача №4

Соединения с натягом

Рычаг насаживается на вал по прессовой посадке H7/s6. Диаметр соединения d, длина соединения l. Диаметр ступицы рычага . Плечо рычага . Материал вала – сталь 45, материал рычага – сталь 10. Класс чистоты вала – 9 (Ra = 0,2 мкм), отверстия – 8 (Ra = 0,4 мкм). Коэффициент трения = 0,1. Рассчитать величину силы F, прилагаемую к рычагу, при которой не будет проворачивания соединения. Коэффициент запаса сцепления = 2.

Варианты исходных данных для задачи №4:

№ варианта Диаметр соединения d, мм Длина соединения l, мм Посадка Диаметр ступицы d2, мм Плечо рычага lр, мм № варианта Диаметр соединения d, мм Длина соединения l, мм Посадка Диаметр ступицы d2, мм Плечо рычага lр, мм
      H7/r6           H7/r6    
      H7/t6           H7/t6    
      H7/s6           H7/s6    
      H7/u7           H7/u7    
      H7/r6           H7/r6    
      H7/t6           H7/t6    
      H7/s6           H7/s6    
      H7/u7           H7/u7    
      H7/r6           H7/r6    
      H7/t6           H7/t6    
      H7/s6           H7/s6    
      H7/u7           H7/u7    
      H7/r6           H7/r6    
      H7/t6           H7/t6    
      H7/s6           H7/s6    
      H7/u7           H7/u7    
      H7/r6           H7/r6    
      H7/t6           H7/t6    
      H7/s6           H7/s6    
      H7/u7           H7/u7    

Пример решения задачи: Рычаг насаживается на вал по прессовой посадке H7/s6. Диаметр соединения d = 45 мм, длина соединения l = 30 мм. Диаметр ступицы рычага d 2 = 70 мм. Плечо рычага lр = 240 мм. Материал вала – сталь 45, материал рычага – сталь 10. Класс чистоты вала – 9 (Ra = 0,2 мкм), отверстия – 8 (Ra = 0,4 мкм). Коэффициент трения f = 0,1. Коэффициент запаса сцепления = 2. Рассчитать величину силы F, прилагаемую к рычагу.

 

Решение:

1. Минимальный натяг , измеряемый по вершинам микронеровностей:

Величины допусков посадки H7/s6 для диаметра 45 мм по таблицам справочника: для отверстия ступицы (H7): ; для вала (s6): ;

мкм.

2. Величина обмятия микронеровностей :

мкм.

3. Расчетный натяг :

мкм,

4. Посадочное давление :

МПа

где модули жесткости:

для вала ,

для ступицы ,

диаметр внутреннего отверстия вала = 0 мм,

коэффициент Пуассона для стали = = 0,3,

модуль продольной упругости для стали = = 2·105 МПа.

5. При нагружении соединения вращающим моментом Мкр условие прочности:

Н·мм.

6. Допускаемая величина силы F, прилагаемая к рычагу:

Н.


Задача №5

Шпоночные соединения

Подобрать призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78 для вала диаметром d, передающего крутящий момент . Материал ступицы – сталь, соединение неподвижное, посадка шпонки – переходная. Характер нагрузки – спокойная, с небольшими рывками.

  а б  
Рис. 4.5 Размеры призматической шпонки (а) и напряжения при работе (б)

Варианты исходных данных для задачи №5:

№ варианта Диаметр вала d, мм Крутящий момент Мкр, Н·м № варианта Диаметр вала d, мм Крутящий момент Мкр, Н·м № варианта Диаметр вала d, мм Крутящий момент Мкр, Н·м № варианта Диаметр вала d, мм Крутящий момент Мкр, Н·м
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       

Пример решения задачи: Подобрать призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78 для вала диаметром d = 50 мм, передающего крутящий момент = 1100 Н·м. Материал ступицы – сталь, соединение неподвижное, посадка шпонки – переходная. Характер нагрузки – спокойная, с небольшими рывками.

Решение:

1. Выбор допускаемых напряжений.

По рекомендациям допускаемые напряжения на смятие для шпонок при переходных посадках = 80…150 МПа, на срез – = 60…90 МПа. Принимая во внимание стальную ступицу, спокойный характер нагрузки, выбираем = 120 МПа, = 80 МПа.

2. Подбор поперечного сечения шпонки.

Поперечное сечение (ширина b и высота h) подбирается, в зависимости от диаметра вала. Для вала d = 50 мм, согласно ГОСТ 23360-78 размеры сечения шпонки: b = 14 мм, h = 9 мм.

3. Расчет длины шпонки.

Расчет рабочей длины шпонки осуществляется по напряжениям смятия:

мм.

Тогда длина для шпонки со скругленными краями:

мм.

По ГОСТ 23360-78 выбираем ближайшую большую длину из ряда: = 100 мм.

4. Проверочный расчет шпонки.

Рабочая длина шпонки:

мм.

Напряжения смятия:

МПа = 120 МПа.

Условие прочности на смятие выполняется.

Напряжения среза:

МПа = 80 МПа.

Условие прочности на срез выполняется.


Список литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1. – М.: «Машиностроение», 1980 – 728 с.

2. Бабкин А.И., Давыдов Ю.В., Руденко А.В., Морозов А.С. Проектирование передачи винт–гайка. Методические указания к расчетно-графической работе. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2004 – 72 с.

3. Иванов М.Н. Детали машин – М.: Высшая школа, 1991 – 383 с.

4. Иосилевич Г.Б. Детали машин – М.: Машиностроение, 1988 – 368 с.

5. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование – Минск.: УП «Технопринт», 2002 – 290 с.

6. Лобанов Н.В., Морозов А.С. Механика деформируемого твердого тела. Сопротивление материалов. Учебное пособие. Часть I. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2004 – 90 с.

7. Решетов Д.Н. Детали машин – М.: Машиностроение, 1989 – 496 с.

8. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин – М.: Изд-во АПМ, 2000 – 472 с.

 


 

 

Руденко Александр Васильевич




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-25; Просмотров: 446; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.089 сек.