Методички, лабы, задачи, РГР / Баклицкий [ТГНГУ] - Методические указания и контрольные задания по дисциплине 'Прикладная механика'
.pdf
F1 = F D1 = 18 103 250 =11250H , D2 400
где F1 – сила действующая на все болты.
а). Болты поставлены с зазором и затянуты так, чтобы сила трения обеспечила нормальную работу без относительного смещения деталей
|
FTP = f FH ≥ F1 |
|||
F = |
F1 kзап |
= |
11250 1,2 |
96428,6H , |
|
|
|||
H |
f |
0,14 |
|
|
|
|
|||
где kзап = 1,2 – коэффициент запаса против сдвига; f – коэффициент трения.
Исходя из условия прочности находим минимальную площадь болта Аmin
|
|
|
|
σ = |
FH kзат |
≤ [σ] |
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Amin |
|
P |
|
||
|
|
FH kзат |
|
|
|
|
|
|
||||||
A = |
|
= |
|
96428,6 1,3 |
|
=1114,3мм2 |
||||||||
|
112,5 |
|
||||||||||||
min |
|
|
[σ] |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[σ] |
|
|
σ |
|
|
|
225 |
|
|
|
|
||
|
|
= |
|
Т |
= |
|
|
=112,5H / мм2 |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Р |
|
[n] |
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
По таблице 1 для 12 –ти болтов выбираем М14.
б). Болты поставлены без зазора работают ра срез и на смятие. Условие прочности на срез
τср |
= |
|
|
|
4 F11 |
|
≤ [τ ] |
, откуда находим d0 |
|||||||||||
π d0 z i |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
d0 |
≥ |
|
|
|
|
|
4 F1 |
|
|
|
= |
|
|
4 11250 |
|
= 4,43мм |
|||
|
π |
i z [τ]CP |
|
3,14 1 12 60,8 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
([τ]ср |
|
= 0,27σT |
= 0,27 225 = 60,8H / мм2 ) |
|||||||||||||||
Для условия прочности на смятие принимаем σ вр=147н/мм2, |
|||||||||||||||||||
|
|
[σ] |
|
|
= 0,7 σ |
вр |
= 0б7 147 =103H / мм2 |
||||||||||||
|
|
|
|
см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
σ = |
|
|
|
|
F1 |
|
|
≤ [σ]см |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
z d0 δmin |
|
|
||||||||
|
δ0 ≥ |
|
|
|
|
|
|
= |
|
11250 |
= 0,5мм |
||||||||
|
|
|
z δmin |
[σ]см |
12 18 103 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Выбираем d0 = 5мм, М5.
Замена болтов работающих на затяжку болтами, работающими на срез дает значительную экономию.
Задача № 7
Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части
- 21 -
автоклава (рис.20 ) с его корпусом. Давление жидкости внутри автоклава по манометру Р , внутренний диаметр верхней части автоклава D и количество болтов Z. Недостающие данные принять самостоятельно.
Дано: Р = 1,8Мпа, D = 200мм, z = 6шт.
Рис. 20 В подобных конструкциях болты должны быть достаточно сильно
затянуты с тем, чтобы при действии рабочей нагрузки не нарушилась герметичность. Кроме усилия затяжки, действует внешняя нагрузка осевая от внутреннего давления.
Сила внутреннего давления FВ = |
π D2 |
P = |
3,14 2002 |
1,8 = 56520H . |
||||||
4 |
4 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Внешняя сила приходящаяся на один болт |
F = |
FВ |
= |
|
56520 |
= 9420H. |
||||
z |
6 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определим осевую растягивающую болт силу Fа , действующую на него после предварительной затяжки и приложения внешней силы F. Принимаем коэффициент внешней нагрузки χ = 0,5, коэффициент затяжки
болта k = 3.
Fа = [k (1 − χ)+ χ] F = [3 (1 −0,5)+0,5] 9420 =18840H.
По ГОСТу для стали СТ-3 предел текучести 220Мпа, [n] =3.
[σ] |
= |
σТ |
= |
220 |
= 73,3H / мм2. |
|
3 |
||||||
Р |
|
[n] |
|
|
Исходя из условия прочности на растяжение
σ = Fа kзат ≤ [σ]P , находим минимальную площадь сечения
Amin
A |
= |
Fа kзат |
= |
18840 1,3 |
= 334мм2 |
||
[σ] |
|
73,3 |
|||||
min |
|
|
|
||||
|
|
Р |
|
|
|
|
|
По таблице 1 выбираем болт М 27.
- 22 -
Задача № 8
Рссчитать клеммовое болтовое (рис.21) соединение, обеспечивающую передачу крутящего момента с рычага в результате приложенной на его конце силы F на вал диаметром D.
Дано: D = 40мм, f = 0,2, F = 600H, а = 400мм.
Рис. 21 Момент сил трения возникающий между ступицей клеммы и валом,
должен уравновешивать внешний момент.
|
|
f FH D =1,2 F а, |
|||
где f – коэффициент трения; |
|
|
|
||
FH – сила нормального давления. |
|||||
F |
= |
1,2 F а |
= |
1,2 600 400 |
= 36 103 H |
|
|
||||
H |
|
f D |
|
0,2 40 |
|
|
|
|
|||
Сила FЗ затяжки в разъемной ступице равна FЗ z = FH силе нормального
давления, откуда FЗ = |
F |
= |
|
36 103 |
= 9 103 H. |
|
|||
H |
|
|
|
|
|||||
z |
|
|
4 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для болтов σT = 230H / мм2 ,[n]= 2 . |
|
|
|
|
|||||
|
|
[σ |
] |
= σT |
= |
230 |
=115H / мм2 |
, |
|
|
|
2 |
|||||||
|
|
|
|
P |
[n] |
|
|
|
|
здесь [σ]P -допускаемое напряжение на растяжение. Из условия прчности находим минимальную Аmin площадь поперечного сечения болта
σ = |
F |
k |
зат |
= |
9 103 1,3 |
=115, |
З |
|
|
||||
A |
|
A |
||||
|
|
|
|
|||
|
|
min |
|
min |
|
|
Amin = 9 103 1,3 =101,7мм2 . 115
По таблице 1, выбираем болт М 14.
- 23 -
Литература по прикладной механике
1.Гузенков П.Г. Детали машин. М., 1982г.
2.Устюгов И.И. Детали машин. М., 1973г.
3.Методические указания для студентов заочников под редакцией П.Г. Гузенкова. М., 1984г.
4.Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.,1976г.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по дисциплине «Прикладная механика»
раздел «Детали машин» для студентов заочной формы обучения всех специальностей.
(Расчет болтовых соединений с осевой и поперечной нагрузками)
Отв. редактор Черноморченко В.И., к.т.н., доцент. Составитель: Баклицкий В.Ф. ст преподаватель.
ЛР №020520 от 23.04.92г. |
|
|
Подписано к печати |
Бум. писч. №1 |
|
Заказ № |
Уч. изд. л. |
|
Формат 60*84 1/16 |
Усл. печ. л. |
|
Отпечатано на RISO GR 3750 |
Тираж |
экз. |
Издательство «Нефтегазовый университет»
Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
- 24 -