7146-zadachi

Задание 5.1

Определить диаметр резьбы болта для крепления блока по заданной грузоподъемности (рис. 5.1) и уточнить его по ГОСТ 8724 – 81.

Рис. 5.1

Исходные данные:

Q = 10,5кН

Класс прочности материала болтов – 3.6

При расчете принять: нагрузка статическая; резьба метрическая с мелким шагом [σ]_р = 0,6 σ_Т

Решение

Условие прочности болта [2, гл. IX]:

где d₁ – внутренний диаметр резьбы, мм;

F – сила, действующая вдоль оси болта, Н;

[σ]_р – допускаемое напряжение при растяжении, МПа

При классе прочности материала болтов 3.6 по [1, гл. VI, табл.1] принимаем σ_Т = 180МПа

[σ]_р = 0,6 · 180 = 108МПа

Определяем внутренний диаметр резьбы

По [1, гл. V, табл.82] принимаем резьбу метрическую М12х0,75 ГОСТ 8724 – 2002.

Шаг резьбы – 0,75, наружный диаметр 12мм

Задание 5.19

Подобрать по ГОСТ 23360 – 78 призматическую шпонку (рис. 5.19) и проверить ее на прочность.

Рис. 5.19

Исходные данные:

Диаметр вала d = 25мм

Момент, передаваемый валом Т = 230 Н м

Для неподвижный соединений, выполненных из стали, принимают [σ]_см = 150 МПа, для подвижных – [σ]_см = 50 МПа

Решение

По ГОСТ 23360 – 78 при диаметре 25мм выбираем шпонку:

сечение (ширина и высота) – bxh – 8x7;

глубина – вал t₁ = 4,0мм; втулка t₂ = 3,3мм

По номограмме [2, гл. IX, рис.19] принимаем длину шпонки l = 45мм

Проверяем на прочность шпоночное соединение на напряжения смятия, поскольку напряжения среза в призматических шпонках при соотношении размеров b и h, предусмотренных стандартом менее опасны [3, стр.58 и рис.5.19а]

Рис. 5.19а

Уравнение прочности на смятие [3, стр.58]

где

К – справочный размер, по [3, табл.П5] принимаем К = 3,0мм

Данное соединение применимо для неподвижного соединения.

Уравнение прочности на срез

где [τ]_ср – допускаемое напряжение на срез, по [3, табл. 7] принимаем

[τ]_ср = 100МПа

z – количество шпонок, z = 1

Задание 5.34

Рассчитать стыковой шов, усиленный двумя накладками (рис. 5.34). Сварка ручная электродом Э42A. Материал – сталь Ст3.

Рис. 5.34

Исходные данные:

Величина передаваемой нагрузки F = 200кН

Толщина полосы δ = 10мм

Толщина накладок δ₁ = 7мм

Нагрузка статическая.

Недостающие для расчета данные задать произвольно.

Решение

1. Принимаем ширину свариваемых листов b = 250мм. Назначаем необходимое сечение накладок, т.е. проверяем то, что площадь сечения двух накладок (2S_н) должна равняться основному сечению листа (S_л) или быть несколько больше его, иначе усилие А не сможет быть передано с одного листа на другой, т.е. должно быть

2S_н ≥ S_л

Принимаем b₁ = 200мм

2S_н = 2 ·200· 7 = 2800мм²

S_л = 250· 10 = 2500мм²

2S_н = 2800мм² ≥ S_л = 2500мм²

2. Тип электрода Э42А. Расчетное сопротивление срезу сварного углового шва:

где σ_р – допускаемое напряжение при растяжении основного металла, для стали Ст3 по [1, табл.13] принимаем при статической нагрузке

σ_р = 125МПа

3. Находим необходимую суммарную длину швов полунакладки

где m – коэффициент условий работы конструкции, принимаем m = 1;

h_ш – толщина (катет) шва, мм

h_ш = δ₁ = 7мм

4. По одну сторону стыка две полунакладки привариваются четырьмя фланговыми швами. Расчетная длина одного шва должна быть на меньше 326мм.

Назначаем конструктивную длину шва

5. Принимаем две стыковые накладки сечением 200х7мм, длиной l_ш = 100·2 = 200мм, толщина шва h_ш = 7мм

Задание 5.36

Рассчитать комбинированное соединение лобовыми и фланговыми швами, нагруженное осевой и радиальной силами (рис. 5.36). Сварка ручная электродом Э42А. Материал соединяемых элементов – сталь Ст3.

Рис. 5.36

Исходные данные:

F_f = 10 Н·м

F_м = 0,8 Н·м

l = 10мм

При расчете принять: толщина листа δ равна катету углового шва, т.е. δ = k; длина фланговых швов l_фл. = 0,5 l_л; нагрузка статическая.

Решение

1. Определяем допускаемое напряжение растяжения для основного металла, стали Ст3 по [1, табл.13] принимаем при статической нагрузке

[σ_р] = 125МПа

2. Определим допускаемое напряжение на срез для сварного шва

[τ '] = 0,6 ·[σ_Р] = 0,6 ·125 = 75 МПа

3. Сопротивление комбинированного шва равно сумме составляющих швов, работающих на изгиб и растяжение:

где W_c – осевой момент сопротивления детали;

S_c – площадь сечения;

М_и – изгибающий момент

М_и = F_м · l = 0,8 · 0,01 = 0,008Н·мм = 8 Н·м

где k = δ – катет углового шва, принимаем δ = 6мм

Решая это уравнение, получаем l_л = 18мм, l_фл. = 0,5· 18 = 9мм

Литература

1. В.А. Анурьев

Справочник конструктора – машиностроителя: В 3т. Т1. –

Под ред. И.Н. Жестковой. – М: Машиностроение, 2001.

2. В.А. Анурьев

Справочник конструктора – машиностроителя: В 3т. Т2. –

Под ред. И.Н. Жестковой. – М: Машиностроение, 2001.

3. Д.С. Левятов, Г.Б. Соскин

Расчеты и конструирование деталей машин: Учебник для средн. проф. – техн. училищ. – М.: Высшая школа», 1985

9