16

Задание 1.1.1.

Рассчитать заклепочное соединение, находящееся под действием постоянной растягивающей нагрузки Р. Определить ширину листа b; диаметр заклепок d; ширину шага t; расстояние от центра заклепок до свободных кромок t₁ и t₂; коэффициент прочности φ. Дать эскиз соединения.

Дано: однорядный шов внахлест, Р=50000 Н, S=10 мм, материал заклепок – сталь 2, материал соединения листов – сталь 3, обработка отверстий – продавлены.

Решение:

1. Определяем допускаемые напряжения

а) для материала конструкции при растяжении [σ]_р=160,0 МПа, при работе на смятие [σ]_см=240,0 МПа;

б) для заклепок при срезе [τ]_ср=140,0 МПа, при смятии [σ]_см=320,0 МПа.

2. Определяем предварительно ширину листа

3. Площадь сечения листа, ослабленную отверстиями под заклепки, необходимо усилить увеличением ширины b

где φ –коэффициент прочности

Окончательную ширину листа принимаем b=470 мм.

4. Для данного случая находим следующие соотношения: d=2S; t=3d; t₁=2d, тогда находим d=2*10=20 мм.

По ГОСТу выбираем ближайший размер заклепок и отверстий под них d=22 мм, d₀=24мм.

Тогда t=3*22=66 мм

t₁=2*22=44 мм.

5. Определяем число заклепок в соединении в одном ряду

принимаем n₁=7 шт.

6. Проверяем заклепки на срез и смятие, так как усилие распространяется между заклепками равномерно. То допускаемая нагрузка на одну заклепку будет

Расчетное напряжение среза

Расчетное напряжение смятия

σ_см<[σ]_см = 320,0 МПа для заклепок

Рисунок 1 - Однорядный шов внахлестку

Задание 1.2.1.

Рассчитать длину фланговых швов l₁ и l₂.

Дано: уголок №2, 20*20*4; z₀=0,64, материал – сталь 3; Р=8 кН, тип сварки – ручная, Э – 34.

Решение:

1. Допускаемое напряжение при растяжении для материала уголка принимаем [σ]_р = 160,0 МПа.

2. Допускаемое напряжение среза для фланговых швов при ручной сварке:

[τ]_ср=0,50[σ]_р=0,50*160,0=80,0 МПа.

3. Расчетный размер катета фланговых швов принимаем, исходя из толщины уголкового профиля к=4мм. Общую длину фланговых швов l определяем из следующего уравнения:

С учетом технологических дефектов и некоторым запасом принимаем l=360 мм.

4. Положение центра тяжести профиля уголка №2 z₀=0,64 мм, следовательно, осевая линия делит полку в соотношении 6,4:13,6. Разделив общую длину фланговых швов в этом же отношении, определим величины l₁ и l₂:

Рисунок 2 - Сварное соединение

Задание 1.3.1.

Рассчитать крепление зубчатого колеса к ступице. Определить диаметр чистых болтов и проверить соединение на напряжение смятия.

Дано: зубчатое колесо редуктора, скрепленное со ступицей, 6 нестандартными болтами передает мощность N=5 кВт при числе оборотов n=3000 об/мин; толщина фланцев S=5 мм; S₁=5 мм; болты размещены по диаметру D_б=100 мм и поставлены под развертку; марка материала – сталь 3; допускаемое напряжение смятия фланца колеса и болтов [σ]_см=67 МПа.

Решение:

1. Определяем допускаемое напряжение для болтов. Так как болты будут посажены под развертку, они будут работать на срез. Для данного случая:

[τ]_ср=(0,2-0,3)σ_т=0,2*220=44,0 МПа

σ_т=220 МПа

2. Определяем нагрузку, передаваемую одним болтом соединения. По условиям задачи:

Откуда окружное усилие

Расчетное усилие на один болт будет

3. Находим расчетный диаметр болта d₀, исходя из формулы

4. Проверяем напряжение смятия в соединении при рабочей толщине фланца S=5мм

Рисунок 3 - Крепление зубчатого колеса к ступице

Задание 1.3.2.

Определить расчетную нагрузку и диаметр болтов крепления сильно затянутого фланцевого соединения.

Дано: давление в цилиндре Р=2,0 МПа, число болтов Z=20 шт, диаметр цилиндра D_ц=400 мм, материал болтов – сталь 45, нагрузка на фланец переменная от 0 до max.

Решение:

1. Определяем расчетную нагрузку Р_расч, приходящуюся на один болт. Общее усилие Р определяем по следующей формуле:

Следовательно, внешняя нагрузка на один болт будет

В данном соединении жесткость значительно меньше жесткости болта, тогда

2. Определяем допускаемое напряжение для материала болтов. Для стали 45 σ_т=340,0 МПа. Далее принимая величину отношения при переменной нагрузке

Получим

3. На основании величин Р_расч и [σ]_р находим расчетное сечение болтов

Принимаем по ГОСТ 9150 – 59 номинальный диаметр резьбы №36.

Рисунок 4 - Сильно затянутое болтовое соединение

Задание 2.1.1.

Рассчитать клиноременную передачу от асинхронного двигателя к компрессору.

Дано: передаваемая мощность N=10 кВт, число оборотов двигателя n₁=3000 об/мин, число оборотов вала компрессора n₂=500 об/мин, межцентровое расстояние l=1,0 м. передача работает одну смену в сутки. Пусковая нагрузка (ПВ) до 120% нормальной.

Решение:

1. По заданной мощности подбираем сечение ремня типа Б.

Размеры сечения профиля Б принимаем следующие: а=17 мм, а_р=14 мм, h=10,5 мм, F=138 мм².

2. Выбираем из стандартного ряда диаметр меньшего шкива D_м=140 мм, диаметр большего шкива определяем по следующей формуле с учетом коэффициента скольжения Е.

По стандарту принимаем D_б=800 мм.

3. Определяем скорость ремня

4. Так как межцентровое расстояние задано, проверяем его из условия соотношения

или

Следовательно, заданная величина l соответствует рекомендуемым нормам.

5. Определяем длину ремня

Где

Откуда L=2*1000+1475.8+108.9=3584.7 мм

Полученное расчетное значение L округляем до ближайшего стандартного размера сечения Б принимаем L=3550 мм.

6. Определяем число пробегов ремня U в секунду

, что соответствует рекомендованным нормам U≤10.

7. По принятой стандартной длине ремня L находим окончательное межцентровое расстояние

8. Определяем угол обхвата α

Что удовлетворяет нормам.

9. Определяем окружное усилие

10. Определяем число ремней Z, предварительно подсчитав необходимые коэффициенты

С_р=1.

Находим при σ₀=1,5МПа следовательно k₀=1,67 МПа, тогда

[k]=k₀*C_α*C_v*C_р=1,67*0,88*0,81*1=1,19 МПа.

Необходимое число ремней