- •Основные прочностные характеристики материалов, используемых в машиностроении (σв, σт, σ0,2, σ-1)
- •Допускаемые напряжения. Факторы, влияющие на величину доп. Напряжений при постоянных и переменных нагрузках.
- •4. Критерии качества деталей и узлов машин.
- •4.1 Критерии работоспособности.
- •4.2. Критерии экономичности
- •4.3. Критерии надежности.
- •5. Виды нагрузок, учитываемых при расчетах деталей машин (расчетная, эквивалентная, номинальная и др.) при статическом и динамическом нагружении.
- •7. Контактная прочность деталей машин и методы ее повышения.
- •6. Усталость материалов деталей машин. Влияние различных факторов (поверхностного упрочнения, абсолютных размеров и т.Д.) на предел выносливости деталей машин.
- •8. Общие сведения и классификация ременных передач.
- •9. Упругое скольжение и кинематика ременных передач
- •10. Силы в ременной передаче и напряжения в ремне.
- •12. Основные геометрические параметры эвольвентных зубчатых передач
- •13. Классификация и степени точности зубчатых передач.
- •Виды повреждений зубчатых колес.
- •Силы в зацеплении зубчатых передач (прямо - , косозубых).
- •Материалы зубчатых колес.
- •Допускаемые напряжения изгиба зубчатых передач и допускаемые контактные напряжения при расчете зубчатых передач.
- •Червячные передачи: общие сведения, классификация, геометрия.
- •23. Валы и оси: классификация валов и осей. Особенности и порядок расчёта валов на прочность.
- •24. Предварительный расчёт валов на прочность. Проверочный расчёт валов на статическую прочность. Уточнённый расчёт валов. Определение коэффициента запаса усталостной прочности.
- •25. Классификация и конструкции подшипников качения.
- •27. Расчет подшипников качения на статическую грузоподъемность
- •28. Расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности
- •29. Общие сведения и классификация сварных соединений.
- •30. Расчет на прочность сварных стыковых соединений
- •31. Расчет на прочность сварных нахлесточных и тавровых соединений. Допускаемые напряжения для сварных швов при статических и динамических нагрузках.
- •32. Общие сведения и расчет соединений с натягом
- •33. Общие сведения и классификация шпоночных соединений. Материалы шпонок и допускаемые напряжения. Расчет шпоночных соединений.
- •34. Общие сведения и классификация шлицевых соединений. Расчет шлицевых соединений по критерию смятия.
- •35. Резьбовые соединения. Основные определения. Классификация резьб. Основные параметры метрической резьбы
- •36. Соотношения сил в винтовой паре. Условие самоторможения резьбы. Кпд резьб.
31. Расчет на прочность сварных нахлесточных и тавровых соединений. Допускаемые напряжения для сварных швов при статических и динамических нагрузках.
Сварное нахлесточное соединение выполняют фланговыми, лобовыми или косыми угловыми швами. Угловые швы в конструкциях часто не предназначены для передачи нагрузок, т.к. обладают высокой конц-ей напряжений. Осн хар-ками углового шва явл-ся – катет и – раб высота. Величина нахлестки должна быть не менее ( ).
Условие прочности нахлесточного соед-я фланговым швом имеет вид: .
Для уменьшения касательных напряжений лобовые швы накладывают с двух сторон Расчет лобовых швов (как и фланговых) ведут по напряжениям среза: .
Применяют также комбинированные швы, состоящие из фланговых и лобовых и косые швы: , где - периметр комбинированного шва; - периметр косого шва.
Расчет тавровых сварных соед-й ведут аналогично стыковым и нахлесточным сварным соед-ям в зависимости от используемых типов швов:
- для стыкового шва расчет проводят по норм напряж-ям растяжения: ;
- для углового шва расчет проводят по напряжениям среза: .
О
Прочность сварного соед-я зависит от: качества осн-го мат-ла; совершенства технол-го процесса сварки; конструкции соед-я и способа сварки; характера действующих нагрузок.
Допуск напряж-я на растяжение осн металла при статических нагрузках: ,
где – допускаемый коэффициент запаса прочности (в зависимости от используемой стали); - предел текучести основного металла; - допускаемое напряжение на растяжение основного металла.
Допуск напряж-я для сварных швов при стат нагрузке задают в долях от допуск напряж-я на растяжение осн металла : - при растяжении (сжатии);
- при срезе.
При переменных нагрузках значения допускаемых напряжений снижают умножением на коэффициент : , где - эффективный коэффициент концентрации напряжений; - коэффициент асимметрии цикла; и - числовые коэффициенты.
Верхние знаки в этой формуле принимают, если больше абсолютное значение растягивающего напряжения, а нижние - сжимающего.
Для углеродистых сталей принимают и , а для низколегированных и . Значение эффективных коэффициентов концентрации напряжений для стали принимают в зависимости от типа сварного шва: - для стыковых швов; - для лобовых швов; - для фланговых швов.
Пути повышения прочности сварных соединений: применение соответствующего типа сварки и электрода; равномерное нагружение сварных швов; применение соответствующего профиля сварного шва; применение нескольких сварных швов.
32. Общие сведения и расчет соединений с натягом
Соед-е 2х деталей можно осуществить без применения болтов, шпонок, сварных швов и т.д., для этого достаточно при сборке запрессовать одну деталь в другую. При этом диаметр охватыв-емой детали делают больше, чем диаметр отверстия охват-ющей детали.
Натягом называют положительную разность диаметров вала и отверстия:
В месте соединения детали упруго деформируются - диаметр посадочных (контактирующих) поверхностей становится общим , на поверхностях деталей возникает контактное давление и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать вращающий момент, осевую силу и изгибающий момент.
Нагрузочная способность соединения зависит от величины натяга, который в свою очередь зависит от величины нагрузки.
Соединения деталей с натягом относят к неразъемным соединениям условно, т.к. они допускают ограниченное число разборок и новых сборок.
Достоинства соед-й с натягом: простота конструкции; хорошее восприятие больших стат и динам нагрузок; хорошее центрирование соед-х деталей; возможность разборки соед-й.
Недостатки соединений с натягом: сложность разборки; возможность уменьшения натяга соединяемых деталей и повреждения их посадочных поверхностей при сборке (запрессовке), а вследствие этого – требование повышенной точности изготовления посадочных поверхностей; высокая концентрация напряжений у краев отверстия втулки.
По способу сборки различают соединения с натягом выполненные: прессованием; температурным деформированием (нагревом втулки либо охлаждением вала).
Прессование – достаточно распространенный и несложный способ сборки, выполняемый на прессах; однако, у данного метода есть недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей (а, следовательно, уменьшение натяга), возникновение неравномерных деформаций деталей по длине контакта и повреждений их торцов. Срезание и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до 1,5 раз по сравнению с соединением выполненным температурным деформированием.
Сборку температурным деформированием выполняют с предварительным нагревом охватывающей (втулки) или с охлаждением охватываемой детали (вала). Температура нагрева должна быть ниже температуры низкого отпуска, чтобы не происходило структурных изменений в металле, т.е. изменений физико-механических свойств материала (для сталей - , для бронз - ). Для охлаждения вала используют твердую углекислоту или жидкий воздух ).
Основной задачей расчета соединения с гарантированным натягом является выбор посадки, обеспечивающей передачу заданной нагрузки.
При определении несущей способности соединения принимают допущение – контактные давления распределяются равномерно по поверхности контакта.
Критерии работоспособности соединений с натягом: прочность соединения - за счет неподвижности деталей, которая обеспечивается силами трения, возникающими на поверхности контакта; прочность деталей, образующих соединение, т.к. натяг может вызвать их разрушение или недопустимые деформации.