21-ЭУД Белецкая 9 вариант / ДМ лаба №3 финал
.docxЛабораторная работа 3
Резьбовые соединения
Задача1.
Определить номинальный диаметр болта, нагруженного осевой силой F, кН.
Допускаемое напряжение растяжения в стержне болта:
№№ вариантов |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Нагрузка F, кН |
5 |
7 |
9 |
12 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
11 |
14 |
18 |
38 |
15 |
16 |
Класс прочности болта |
3.6 |
4.6 |
5.6 |
6.6 |
6.8 |
8.8 |
5.8 |
4.8 |
10.9 |
9.8 |
5.6 |
6.8 |
8.8 |
9.8 |
8.8 |
4.8 |
Решение
Условие прочности болта от действия осевой силы:
где – внутренний диаметр резьбы болта (расчетное значение).
Предел текучести определяется, исходя из класса прочности болта:
Находится расчетное значение , затем округляется до стандартного значения (в большую сторону) по ГОСТ 24705-81 ( , определяется номинальный диаметр резьбы и выбирается болт по ГОСТ 7798-70.
Ближайшее значение по ГОСТ 24705-81 мм
номинальный диаметр резьбы по ГОСТ 24705-81 12 мм, с шагом резьбы P=0,75 мм
Запишем обозначение выбранного болта: БОЛТ М12х0,75 ГОСТ7798-70
Задача 2.
Рассчитать болты фланцевой муфты (рис. 12), передающей мощность P, кВт, при частоте вращения n, мин-1; диаметр окружности осей болтов D0=220 мм.
Расчет произвести для двух вариантов:
1 – болты установлены без зазора;
2 – болты установлены с зазором.
Коэффициент трения между торцами полумуфт f=0,15. Количество болтов nб=6. Класс прочности болтов 5.8. Сравнить результаты 1 и 2 вариантов.
№№ вариантов |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Мощность P, кВт |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
17 |
20 |
25 |
35 |
20 |
30 |
Частота вращения, мин-1 |
200 |
220 |
250 |
275 |
300 |
50 |
80 |
100 |
120 |
150 |
85 |
90 |
100 |
150 |
150 |
220 |
Решение.
где P =55кВТ – мощность;
T – вращающий момент;
– угловая скорость;
N=300 мин-1 – число оборотов в мин.
Получаем для мощности:
Отсюда:
С другой стороны,
Отсюда:
Болт без зазора.
Стержень болта испытывает напряжение среза:
где i – число плоскостей среза (в данной задаче =1);
– диаметр гладкой части стержня болта.
Определяется расчётное значение:
d=6
Далее округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 7817-80 и выбираем болт. Это БОЛТ М6х1 ГОСТ 7817-80
Болт с зазором.
Коэффициент трения между торцами полумуфт задан:
Сила предварительной затяжки из условия отсутствия сдвига:
где i=1 – число плоскостей стыка.
K – коэффициент запаса сцепления на сдвиг (1,25…1,5).
Если принять K=1,5, получим:
=26527 Н
Расчётная осевая сила на болт с учётом скручивания стержня при затяжке гайки:
34485,1 Н
Внутренний диаметр резьбы болта:
Находим расчетное значение , затем округляем до стандартного значения (в большую сторону) по ГОСТ 24705-81 ( , определяем номинальный диаметр резьбы (d), выбирается болт по ГОСТ 7817-80.
16,917 (мм) по ГОСТ 24705-80;
d=18 (мм) по ГОСТ 24705-80;
Это БОЛТ М18х2,5 ГОСТ 7817-80
Выводы: при закреплении болта без зазора, диаметр болта меньше в три раза по сравнению с закреплением болта с зазором, в то же время шаг резьбы у обоих болтов одинаковый. Проанализировав расчёты, можно обосновать этот факт тем что при закреплении с зазором болт испытывает нагрузку приблизительно в 13 раз большую, по сравнению с закреплением без зазора, что и обуславливает такую разницу в диаметрах болтов.