Допускаемые напряжения для сварных швов
Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке определяют по табл.7, в зависимости от допускаемого напряжения [р ] основного металла на растяжение:
[р]= т / [S]т,
Где т – предел текучести основного металла; [s]т – допускаемый коэффициент запаса прочности; [s]т = 1,2…1,8 – для низкоуглеродистой и
[s]т = 1,5…2,2 – для низколегированной стали (большие значения при грубых расчетах).
Таблица 7 . Допускаемые напряжения для сварных соединений деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей для электродуговой сварки
Вид деформации и напряжения |
Автоматическая и механизированная сварка под флюсом |
Ручная дуговая сварка электродами |
|
Э42А, Э50А |
Э42, Э50 |
||
Растяжение [р]' |
[р] |
[р] |
0,9[р] |
Сжатие []'сж |
[р] |
[р] |
[ р ] |
Срез []'cр |
0,8[р] |
0,65[р] |
0,6[р] |
Примечания:
[р]', []'сж , [ ]'cр – допускаемые напряжения материала сварного шва.
[ р ] - допускаемое напряжение растяжения материала свариваемых деталей (основного материала).
Расчет на прочность сварных соединений
Разрушение сварного соединения происходит вблизи сварного шва – в зоне термического влияния, где из-за высокой местной температуры понижаются механические характеристики основного материала деталей.
Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность. Расчет на прочность основан на допущении, что напряжения в шве распределены равномерно как по длине, так и по сечению.
Стыковые соединения. Расчет швов (рис 7) производят на растяжение или сжатие по сечению соединяемых деталей без учета возвышения шва. Условие прочности шва на растяжение
=F/A=F/(δlш)≤ [р]'
Рис.7. Стыковое соединение
где F – растягивающая сила; А – площадь расчетного сечения; δ – толщина шва (принимают равной толщине детали); lш – длина шва; р и [р]' - расчетное и допускаемое напряжения растяжения для материала шва (см. табл. 7).
Нахлесточные соединения угловыми швами (рис.8).
Угловые швы рассчитывают на срез по опасному сечению I-I, совпадающему с биссектрисой прямого угла (рис 9). Расчетная высота h опасного сечения шва:
h=0,7 k – для ручной сварки; h= k – для автоматической.
Условие прочности шва на срез при действии растягивающей или сжимающей силы
рис.8. Нахлесточные соединения
угловыми швами, а-лобовыми;
б-фланговыми; в-.комбинированными.
cр = F/Аср = F/ ( hlш ) < [ ]cр,
cр и []cр – расчетное и допускаемое напряжения среза для материала шва ; lш – расчетная длина шва.
рис.9
Тавровые соединения. В этих соединениях свариваемые элементы располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Соединение может быть выполнено угловыми (рис.10,а) или стыковыми (рис.10,б) швами.
Рис.10. Тавровые соединения
ll.4 Задачи на тему «расчет сварных соединений»
Задача 4. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис.11), по данным табл. 8.
Рис. 11
Таблица 8
Величина |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
F, kН |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
h мм |
600 |
600 |
600 |
500 |
500 |
500 |
450 |
450 |
400 |
400 |
рад |
π 4 |
π 3 |
π 6 |
π 4 |
π 3 |
π 6 |
π 4 |
π 3 |
π 6 |
π 5 |
Материал электрода и метод сварки выбрать самостоятельно, недостающими данными задаться.
Задача 5. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей (рис.12). Мощность N , передаваемая колесом, угловая скорость егоw., толщина швов k1 и k2 и размеры D, d заданы в табл. 9.
Рис. 12
Таблица 9
Величина |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
N, кВт |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
32 |
34 |
36 |
w., рад/с |
13 |
12 |
11 |
100 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
d, мм |
120 |
125 |
130 |
135 |
140 |
145 |
150 |
155 |
160 |
165 |
D, мм |
450 |
475 |
500 |
525 |
550 |
575 |
600 |
625 |
700 |
750 |
k1, мм |
4 |
4 |
4 |
6 |
6 |
6 |
8 |
8 |
8 |
8 |
K2, мм |
6 |
6 |
6 |
8 |
8 |
8 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Тип электрода |
Э42А вручную |
Э42 полуавтоматическая |
||||||||
Метод сварки |
||||||||||
Материал диска – сталь Ст3, материал ступицы и обода – сталь 40.
Задача 6. Рассчитать сварные швы хомута с двутавровой балкой и подобрать сечение хомута b x δ, изготовленного из стали Ст3 (рис.13).
Нагрузка F статическая. Сварка ручная.
Рис.6
Величина |
Варианты к задаче 6 |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
F, кН |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
lll. Методические указания к курсовому проекту
Цель курсового проекта – приобретение навыков проектирования механизмов. Для выполнения проекта достаточно иметь пособие [4] или [5].
Задания на курсовой проект представлены в приложении 1. Номер задания (кинематическую схему) студент выбирает по последней цифре номера зачетной книжки, а вариант числовых данных – по предпоследней цифре. Проект включает: расчетно-пояснительную записку на 15-20 листах формата А4 оформленную в соответствии с требованиями ЕСКД и графическую часть в виде сборочного чертежа редуктора формата А1; рабочий чертеж детали – быстроходный вал на формате А4 или А3; спецификацию на формате А4.
В расчетно-пояснительную записку включаются:
Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
Расчет зубчатых колес редуктора.
Предварительный расчет валов редуктора.
Определение конструктивных размеров шестерни (червяка) и колеса.
Конструктивные размеры корпуса редуктора.
Эскизная компоновка редуктора (рекомендуется выполнять на миллиметровой бумаге). Прототип редуктора выбрать из приложения 1 или из других источников, в соответствии с кинематической схемой.
Определение реакций опор и долговечности подшипников.
Проверка прочности шпоночных соединений.
Уточненный расчет валов, определения запасов прочности валов в опасных сечениях.
Выбор посадок зубчатых колес, подшипников, муфт.
Выбор смазки.
Сборка редуктора.
Список используемой литературы.
Пример выполнения проекта в приложении 2. После оформления проект подлежит защите. На защите проекта студенту задаются вопросы по содержанию расчетно-пояснительной записки и чертежам.
lV. Задания на курсовой проект
Техническое задание 1
Автомобильный подъемник
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Грузоподъемность М тонн |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,2 |
2,4 |
4,8 |
Высота подъема Н м |
1,5 |
2,0 |
1,8 |
2,2 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
1,8 |
1,6 |
2 |
время подъема на полную высоту τ с |
60 |
65 |
50 |
40 |
50 |
35 |
45 |
30 |
50 |
60 |
Ход винта подъемника h мм |
20 |
15 |
10 |
25 |
20 |
12 |
16 |
18 |
20 |
22 |
Кпд винтового механизма η в |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,22 |
0,4 |
0,3 |
0,42 |
0,25 |
0,18 |
0,25 |
Срок службы привода Lh (час.) |
15000 |
20000 |
25000 |
30000 |
25000 |
20000 |
15000 |
20000 |
25000 |
30000 |
Техническое задание 2
Привод электрической лебедки
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Масса груза М (тонн) |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,4 |
3,8 |
4 |
5 |
Скорость подъема груза Vгр (м/c) |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
1,2 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
2,0 |
Диаметр барабана Dб (мм) |
180 |
200 |
150 |
220 |
250 |
300 |
350 |
250 |
200 |
280 |
Срок службы редуктора τ (тыс. час.) |
5 |
4 |
7 |
3 |
2 |
3 |
5 |
6 |
3 |
5 |
Техническое задание 3
Привод механизма передвижения мостового крана
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Сопротивление движения моста F, кН |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
2,0 |
3,0 |
1,5 |
2,5 |
2,5 |
3,5 |
Скорость моста υ, м/с |
1,00 |
1,35 |
1,65 |
1,00 |
2,00 |
1,35 |
1,65 |
2,00 |
1,00 |
1,65 |
Диаметр колеса D, мм |
200 |
300 |
400 |
300 |
500 |
400 |
600 |
700 |
400 |
500 |
Срок службы привода Lh (тыс. час.) |
15 |
10 |
17 |
10 |
20 |
10 |
15 |
10 |
20 |
30 |
Техническое задание 4
Привод бетономешалки
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Мощность на валу бетономешалки Nб (квт) |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
Угловая скорость вала бетономешалки ωб (с-1) |
5 |
4,5 |
3 |
3,5 |
3 |
2,5 |
2 |
4,2 |
3,5 |
7,5 |
Срок службы редуктора Lh (тыс. час.) |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
Техническое задание 5
Привод к ленточному конвейеру
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Приведенная сила полезных сопротивлений F (кн) |
1 |
3 |
2 |
1,5 |
4 |
3,5 |
2,5 |
1 |
2 |
4 |
Скорость ленты конвейера U (м/с) |
2 |
1,5 |
2 |
0,8 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
2,5 |
1,5 |
Диаметр барабана конвейера D (мм) |
150 |
200 |
250 |
150 |
300 |
200 |
150 |
180 |
220 |
250 |
Срок службы привода Lh (тыс. час.) |
10 |
15 |
20 |
30 |
12 |
18 |
25 |
10 |
32 |
28 |
Техническое задание 6
Привод грузоподъемного механизма
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Грузоподъемность Т (тонн) |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,5 |
Скорость подъема Vгр (м/c) |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,9 |
0,5 |
0,8 |
0,2 |
0,5 |
Диаметр канатного барабана Dб (мм) |
100 |
120 |
150 |
200 |
250 |
300 |
250 |
200 |
180 |
300 |
Срок службы редуктора Lh (тыс. час.) |
4 |
5 |
3 |
8 |
6 |
10 |
4 |
3 |
5 |
7 |
Техническое задание 7
Привод к ленточному конвейеру
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Тяговая сила ленты F (кн) |
1 |
1,5 |
1,8 |
2 |
2,8 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3,6 |
Скорость ленты V (м/с) |
1,2 |
1,0 |
1,5 |
1,4 |
0,8 |
1,6 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
1,2 |
Диаметр барабана D (мм) |
250 |
220 |
200 |
180 |
205 |
215 |
240 |
260 |
300 |
250 |
Срок службы редуктора Lh (тыс. час) |
15 |
20 |
25 |
30 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Техническое задание 8
Привод подвесного конвейера
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Тяговая сила цепи F (кн) |
6 |
4 |
5 |
3 |
6,5 |
5,5 |
3,5 |
3,0 |
4,5 |
5,2 |
Скорость грузовой цепи V (м/с) |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
0,6 |
0,75 |
0,9 |
1,2 |
0,55 |
0,8 |
1,0 |
Диаметр звездочки D (мм) |
150 |
200 |
250 |
300 |
220 |
280 |
320 |
180 |
210 |
240 |
Срок службы привода Lh (тыс. час) |
15 |
20 |
25 |
30 |
10 |
12 |
18 |
22 |
28 |
14 |
Техническое задание 9
Привод ленточного конвейера
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Приведенная сила полезных сопротивлений на ленте конвейера F (кн) |
2,2 |
3,0 |
2,0 |
4,0 |
6,5 |
3,5 |
3,2 |
5,0 |
6,0 |
3 |
Скорость ленты Vм/с |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
0,45 |
0,6 |
0,9 |
1,1 |
0,7 |
0,5 |
1,0 |
Диаметр барабана D (мм) |
250 |
200 |
300 |
350 |
220 |
240 |
290 |
320 |
200 |
180 |
Срок службы привода Lh (тыс. час.) |
30 |
15 |
10 |
12 |
20 |
25 |
28 |
18 |
12 |
35 |
Техническое задание 10
Тяговый механизм
Величина |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Сила тяги F, кН |
7 |
7 |
7 |
8 |
8 |
8 |
9 |
9 |
9 |
10 |
Скорость подъема V, м/с |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
0,5 |
0,6 |
Диаметр барабана D, мм |
250 |
300 |
320 |
360 |
340 |
380 |
400 |
280 |
420 |
260 |
Срок службы привода Lh (тыс. час.) |
4 |
5 |
3 |
6 |
2 |
5 |
4 |
3 |
4 |
6 |