Примеры решения задач Д1

Пример 1

Рассчитать сварное соединение трубы диаметром d = 60 мм с вертикальной стенкой «втавр» нагруженного изгибающим (М_из=2,0 кН) и крутящим (М_к = 1,2 кН) моментами. Сварной шов по периметру распределен равномерно. Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно. Материал соединяемых деталей Ст. 3 ( МПа).

Рис. 44

Решение

Напряжение в шве от крутящего момента

.

В этом уравнении принято, что катет шва k мал в сравнении с размером детали d.

Напряжение в шве от изгибающего момента

.

В этом выражении принято , где – средний диаметр, а – толщина стенки.

Напряжения и в сечении m-m взаимно перпендикулярны: перпендикулярно к плоскости чертежа, а лежит в плоскости чертежа. Поэтому суммарное напряжение

.

Принимаем, что сварка ручная дуговая электродами Э42, для которой по рекомендациям . При определении допускаемого напряжения назначаем коэффициент запаса прочности [n] =1,5. Тогда

МПа.

В связи с тем, что нагрузка и продольная геометрия шва известна по условию, значит, проектный расчет заключается в определении катета шва k, из условия

,

или

м = 8,8 мм.

Следовательно, назначаем сварное соединение по всему периметру электродуговой ручной сваркой электродами Э42 с катетом шва 9 мм.

Пример 2

Рассчитать комбинированное сварное соединение (рис. 45) двух пластин внахлестку толщиной t =10 мм, нагруженных продольной силой Р =100 кН, а так же силой Р =100 кН и моментом М =2 кНм (рис. 46) Материал соединяемых деталей Сталь 20 ( МПа). Коэффициент запаса прочности, материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно.

Рис. 45 Рис. 46

Решение

Первый вариант расчета

В первом случае (рис. 45) сварной шов испытывает касательные напряжения

, (3.1)

где А – площадь среза, м²; – допускаемое напряжение в шве, Па; k – катет шва, м; l_ф и l_л – длина флангового и лобового шва соответственно, м.

Назначаем сварку ручную дуговую электродами Э50А, для которых по рекомендациям . Для определения, допускаемого напряжения назначаем коэффициент запаса прочности [n] =1,5. Тогда

Па.

В зависимости от толщины соединяемых деталей принимаем катет шва (мм) = 0,006 (м) и считаем, что или , получаем

.

В этом случае проектный расчет заключается в определении значения .

м =84 мм.

Окончательно принимаем мм; k =6 мм.

Второй вариант расчета

В зависимости от конструкции сварного соединения назначаем общую длину шва, например, мм. Тогда проектный расчет заключается в определении катета шва k при выполнении условия . Из выше приведенной зависимости получаем

= м = 8,1 мм.

Полученное значение округляем до ближайшего целого большего числа мм, а общую длину шва мм разбиваем на составляющие, например, мм, мм, при этом соблюдаем условие мм.

Третий вариант расчета

Во втором случае (рис. 46) в шве возникает напряжение от действия силы Р (обозначим через ), определяемое по формуле (3.1) и напряжение от действия момента М (обозначим через ), определяемое как .

Суммарное максимальное напряжение .

Приняв из конструктивных соображений отношение или мм, получаем исходное уравнение для проектного расчета.

.

Отсюда находим

или 5,98 мм. Назначаем катет шва k=6 мм, 50 мм, =100 мм.

Задача Д2

Вариант 1, рис. 47, табл. 36

Рис. 47

Рассчитать винт и гайку пресса при силе дав­ления на винт, равной F, атакже определить диаметр рукоятки L. Материал винта и гайки и другие недостающие данные принять самостоятельно.

Таблица 36

Величина	Предпоследняя цифра шифра
F, кН		8,5		9,5						12,5
Резьба	Прямоугольная	Трапецеидальная

Рис. 48

Рассчитать винт и гайку съемника при силе давления на винт, равной F. Недостающие данные выбрать самостоятельно.

Вариант 2, рис. 48, табл. 37

Величина	Предпоследняя цифра шифра
F, кН	6,2	6,4	6,6	6,8		7,2	7,4	7,6	7.8

Таблица 37

Вариант 3, рис. 49, табл. 38

Рис. 49

Рассчитать винт и гайку домкрата при условии, что вес поднимаемого груза F. Недостающие данные выбрать самостоятельно.

Таблица 38

Величина	Предпоследняя цифра шифра
	2
F, кН

Вариант 4, рис. 50, табл. 39

Рис. 50

Рассчитать винт и гайку механизма отводки муфты. Сила 2F действует на гайку.

Таблица 39

Величина	Предпоследняя цифра шифра
2F, кН		6,5		7,5		8,5		9,5		10,5

Вариант 5, рис. 51, табл. 40

Рис. 51

Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала. Пила преодолевает сопротивление резанию силу Р

Таблица 40

Величина	Предпоследняя цифра шифра
Р, Н
D, мм
D1, мм

Вариант 6, рис. 52, табл. 41

Рис. 52

Определить диаметр резьбы шпильки станочного прих­вата. Недостающие данные выбрать самостоятельно.

Таблица 41

	Предпоследняя цифра шифра
Величина						^6
F, кН		4,5		5,5		6,5		7,5		8,5
а, мм
b, мм

Вариант 7, рис. 53, табл. 42

Рис. 53

Рассчитать болты, скрепляющие зубчатое колесо с ба­рабаном лебедки. Расчет вести в двух вариантах: а) болты поставлены с зазором; б) болты поставлены без зазора. Грузоподъ­емность лебедки Р и диаметр D1 и D2 заданы в табл. 42.

Таблица 42

Величина	Предпоследняя цифра шифра
Р, кН
D1, мм
D2, мм

Вариант 8, рис. 54, табл. 43

Рис. 54

Рассчитать винтовую стяжку с максимальным усилием на винте F по данным табл. 43. Определить также размеры рукоятки. Материал винта и гайки и другие недостающие данные принять самостоятельно.

Величина	Предпоследняя цифра шифра
F, кН
Резьба	Прямоугольная	Трапецеидальная

Таблица 43

Вариант 9, рис. 55, табл. 44

Рис. 55

Рассчитать клеммовое болтовое соединение, обеспечи­вающее передачу крутящего момента с рычага в результате прило­женной на его конце силы F на вал диаметром D.

Таблица 44

Величина	Предпоследняя цифра шифра
D, мм
f*	0,3	0,2	0,2	0,18	0,18	0,18	0,2	0,2	0,2	0,2
F,
а, мм

* Коэффициенты трения

Вариант 10, рис. 56, табл. 45

Рис. 56

Рассчитать болты, которыми прикреплен к кирпичной стене чугунный кронштейн с подшипником.

Таблица 45

Величина	Предпоследняя цифра шифра
F, кН	5,5		6,5		7,5		8,5		9,5
, рад	/4	/6	/6	/4	/6	/6	/6	/3	/6	/3
а, мм
b мм
с, мм

Дата добавления: 2014-12-10