3.5. Примеры решения задач д2
Пример 1
Определить диаметр
болтов, крепящих кронштейн к бетонному
основанию (рис. 57). Коэффициент трения
кронштейна о бетон принять f
= 0,4. Исходные данные: Q=50
кH;
=
/6
рад; l=800
мм; h=800
мм; число болтов z=4.
Рис. 57
Решение
В данном случае имеем соединение с неравномерной нагрузкой на болты. Расчет ведем по наиболее нагруженному болту. Полная осевая нагрузка Р, приходящаяся на один левый болт, складывается из трех составляющих
,
где
– вертикальная сила растягивающая
болт;
– сила затяжки болтов, предотвращающая
сдвиг кронштейна относительно бетонного
основания под дествием внешней
горизонтальной силы
;
– сила от опрокидывающего момента
вокруг точки 2.
Отсутствие сдвига в стыке обеспечивает сила трения из условия
.
С учетом 20 % запаса по сдвигу получаем
.
Момент силы
,
опрокидывающий кронштейн, уравновешивается
моментом силы
,
возникающей в левых болтах т.е.
.
Плечо
взято относительно точки1
правых болтов. Такое упрощение идет в
запас прочности. Отсюда
.
В общем виде получаем
.
С учетом исходных числовых значений растягивающее усилие на наиболее нагруженный болт составит
кН.
Назначаем: материал
болтов – сталь Ст.3,
МПа, коэффициент запаса прочности
.
Если болт затянут, то проектный расчет
при определении его внутреннего диаметра
резьбы рекомендуется проводить по
формуле
.
Hапряжение
определяется
как
МПа.
С учетом полученных значений находим числовое значение d1:
м = 23,6 мм.
По ГОСТ 7798-70 принимаем болты с крупным шагом, резьбой М 27 и внутренним диаметром d1=24,546 мм.
Пример 2
Рассчитать болты клеммового соединения (рис. 58), посредством которого рычаг неподвижно закрепляется на валу. Исходные данные: Q=2 кН; D=70 мм; R=500 мм; а=60 мм; количество болтов z=2; материал вала – сталь; материал рычага – чугун.
Рис.58
Решение
Возникающий внешний момент на рычаге от силы Q уравновешивается моментом сил трения, возникающих между ступицей клеммы и валом. С целью обеспечения надежности соединения примем, что момент от сил трения должен на 30 % превышать внешний момент, т. е.
.
Тогда требуемая сила давления между ступицей и валом будет равна
.
Из равенства моментов от сил S и сил затяжки Рзz относительно точки О
получаем выражение для определения требуемого усилия затяжки одного болта
.
Рис. 59
В случае клеммового соединения с разъемной ступицей (рис. 59) силу затяжки определяем как
.
Принимая для соединения сталь-чугун коэффициент трения f=0,18, получаем согласно данных
Н.
Учитывая, что болт затянут (работает одновременно на растяжение и кручение) проектный расчет по определению наименьшего диаметра болта d1 проводим, как и в примере 1, приняв тот же материал и коэффициент запаса прочности
м =22 мм.
По ГОСТ 7798-70 назначаем болт с резьбой М 24 и внутренним диаметром резьбы d1=20,752 мм.
Замечание
В примерах расчета болтовых соединений деталей с кольцевой формой стыка при сдвигающей нагрузке, например, во фланцевом соединении валов (рис.60), силу затяжки болта (при равномерном распределении усилий) рассчитывают по формуле
,
где Т – крутящий момент на валу; f – коэффициент трения в стыке деталей; К=(1,2…2) – коэффициент запаса.
Рис. 60
Задача Д3
Вариант 1, рис. 61, табл. 46
|
Рис. 61 |
Привод лебедки состоит из электродвигателя 1, двух муфт 2, 5, редуктора 3, тормоза 4. Подобрать электродвигатель, найти общее передаточное отношение и разбить его по ступеням зацепления: рассчитать на прочность и определить все размеры зубчатых колес цилиндрической тихоходной ступени редуктора. |
Таблица 46
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р4, кВт |
20 |
30 |
15 |
14 |
16 |
16 |
18 |
18 |
20 |
20 |
|
|
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
4,
рад/с
Вариант 2, рис 62, табл. 47
|
Рис. 62 |
Электролебедка состоит из электродвигателя 1, двух муфт: упругой 2 и соединительной 4, двухступенчатого ци-.линдрического редуктора 3 и барабана 5. Подобрать электродвигатель, рассчитать зубчатые колеса тихоходной ступени редуктора. Грузоподъемность лебедки F, скорость навивания каната на барабан V, диаметр барабана D .
|
Таблица 47
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
F, кН |
40 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
|
V, м/с |
0,6 |
0,25 |
0,5 |
0,6 |
0,4 |
0,46 |
0,5 |
0,55 |
0,3 |
0,4 |
|
D, мм |
200 |
240 |
260 |
380 |
300 |
320 |
340 |
360 |
380 |
400 |
Вариант 3, рис. 63, табл. 48
|
Рис. 63 |
Привод к ленточному транспортеру состоит из электродвигателя 1, упругой и жесткой муфт 2, 4 и зубчато-червячного редуктора 3. Подобрать электродвигатель, разбить общее передаточное число редуктора по ступеням зацепления и рассчитать зубчатую передачу. Окружное усилие Ft на приводном барабане 6, скорость движения V ленты 5 и диаметр D приводного барабана заданы. |
Таблица 48
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Ft , кН |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
|
V, м/с |
1,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
D, мм |
350 |
375 |
400 |
425 |
450 |
350 |
375 |
400 |
425 |
450 |
Вариант 4, рис. 64, табл. 49
|
Рис. 64 |
Подобрать электродвигатель 1
к
шнекам-смесителям 5, определить общее
передаточное число и рассчитать
цилиндрическую зубчатую передачу
редуктора 3 при условии, что мощность
на каждом валу шнека Р
и
угловая скорость их
|
заданы.
Таблица 49
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р, кВт |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
|
|
3,6 |
4,0 |
4,4 |
4,8 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6 |
6,2 |
,
рад/с
Вариант 5, рис. 65, табл. 50
|
Рис. 65 |
Привод к шнеку осуществляется от электродвигателя через соосный зубчатый редуктор и открытую коническую зубчатую передачу. Определить общее передаточное число привода, разбить его по ступеням зацепления и определить все размеры зубчатых колес тихоходной цилиндрической ступени редуктора.
|
Таблица 50
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р1, кВт |
4,5 |
5 |
5,6 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
|
|
70 |
80 |
90 |
100 |
100 |
100 |
150 |
150 |
150 |
150 |
|
|
2 |
2,6 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6 |
7 |
,
рад/с
,
рад /с
Вариант 6, рис. 66, табл. 51
|
Рис. 66 |
Рассчитать открытую коническую зубчатую передачу привода подвесного конвейера. Нагрузка спокойная, постоянная.
|
Таблица 51
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
P4, кВт |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
9 |
10 |
10 |
9 |
10 |
12,5 |
12,5 |
15 |
15 |
20 |
|
|
3 |
4 |
4 |
3 |
4 |
5 |
5 |
6 |
6 |
8 |
рад/с
рад/сВариант 7, рис. 67, табл. 52
|
Рис. 67 |
Подобрать
электродвигатель,
разбить
передаточное число по ступеням
зацепления и рассчитать коническую
зубчатую передачу редуктора 2
на прочность при условии, что мощность,
передаваемая ведомым валом редуктора
P3,
и
угловая скорость этого вала
|
заданы.Таблица 52
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р3, кВт |
6 |
20 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
20 |
10 |
8 |
15 |
10 |
8 |
15 |
10 |
8 |
15 |
,
рад/с|
Рис. 68 |
Для
привода электрической лебедки
подобрать электродвигатель, разбить
общее передаточное число по ступеням
передач и рассчитать зубчатую передачу.
Сила F,
действующая на канат, диаметр
барабана Dб
и угловая скорость барабана
|
заданы.Таблица 53
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
F, кН |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
|
Dб, мм |
250 |
250 |
300 |
300 |
350 |
350 |
400 |
400 |
450 |
450 |
|
|
7 |
4,5 |
5,0 |
4,4 |
4,5 |
4,5 |
5,5 |
5 |
4 |
4,5 |
,
рад/сВариант 9, рис. 69, табл. 54
|
Рис. 69 |
Привод
шаровой мельницы состоит из
электродвигателя, конического
редуктора и открытой цилиндрической
зубчатой передачи. Подобрать
электродвигатель, определить
передаточные числа передач и рассчитать
зубчатую передачу конического
редуктора, если потребная мощность
на валу шаровой мельницы P3
и
угловая скорость вращения этого вала
|
заданы.Таблица 54
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р3, кВт |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
|
|
6 |
6,5 |
7 |
7 |
8 |
8 |
9 |
9 |
10 |
10 |
,
рад/с
Вариант 10, рис. 70, табл. 55
|
Рис. 70 |
Привод
для приготовления формовочной земли
состоит из двигателя, упругих муфт 2,
4, редуктора
5, открытой зубчатой передачи 5 и бегунов
6.
Необходимо подобрать электродвигатель,
определить передаточные числа всех
ступеней и рассчитать быстроходную
цилиндрическую ступень редуктора
привода. Необходимая для работы
мощность на валу бегунов Р
и
угловая скорость этого вала заданы
|
.Таблица 55
|
Величина |
Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
|
Р, кВт |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
|
|
2 |
2 |
2,5 |
2,5 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
4 |
,
рад/с