10. МУ по выполнению расчетов на прочность
.pdfПРАВИТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГА КОМИТЕТ ПО НАУКЕ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«АВТОТРАНСПОРТНЫЙ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
Методические указания к выполнению расчетов на прочность деталей приспособлений,
представленных в графической части дипломного проекта
АТЭМК2. МР0714. 007
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
Автор Немчинова Е.Н.
2014
0
Рассмотрено |
Рекомендовано |
на заседании ЦК № 07 |
методическим советом |
_____________________ |
Протокол №_3_ |
Протокол №_6_ |
от «_29_» января 2014 г. |
от «_10_» января 2014г. |
Зав. методкабинетом |
Председатель ЦК |
СПб ГБОУ СПО |
_________ /Е.В.Григорьева/ |
«АТЭМК» |
|
________Е.В.Мельникова |
Автор Немчинова Е.Н., преподаватель СПб ГБОУ СПО «АТЭМК»
Редактор |
Таланова Л.Д., методист СПб ГБОУ СПО «АТЭМК» |
1
Содержание
Введение |
3 |
|
1 Проверочный расчет траверсы и захвата лапки съемника |
4 |
|
1.1 Параметры деталей съемника, выбранных для проверочного расчета |
4 |
|
1.2 |
Проверочный расчет траверсы съемника на прочность |
4 |
1.3 |
Проверочный расчет захвата лапки съемника |
7 |
2 Проверочный расчет винтовой пары |
11 |
|
2.1 |
Расчет винтовой пары из условия износостойкости |
11 |
2.2 |
Проверочный расчет винта на прочность |
13 |
2.3 |
Проверочный расчёт винта на устойчивость |
15 |
3 Проверка работоспособности данного съемника |
17 |
|
3.1 |
Проверка возможности демонтажа подшипника данным съемником |
17 |
3.2 |
Определение максимального усилия рабочего на воротке съемника |
19 |
при демонтаже деталей |
|
|
Приложение А Сборочный чертеж съемника |
21 |
|
Приложение Б Рабочий чертеж винта |
22 |
|
Приложение В Рабочий чертеж траверсы |
23 |
|
Приложение Г Рабочий чертеж лапки |
24 |
|
Литература |
25 |
|
2
Введение
Проверочные расчеты конструкций выполняют с учетом выявленных дефектов и повреждений, уточненных нагрузок, расчетных схем и прочности материала.
Для элементов конструкций, имеющих коррозионный износ, за расчетное принимают сечение, полученное по результатам обмеров конструкции в местах,
очищенных от продуктов коррозии.
Проверку прочности элементов, имеющих вырезы, производят по площади нетто с учетом эксцентриситета от смещения центра тяжести ослабленного сечения относительно центра тяжести неповрежденного сечения.
В данных методических указаниях на примере конкретной конструкции съемника приведены расчеты на прочность его деталей, допустимых и реальных нагрузок в процессе эксплуатации. В результате этих расчетов определяется «слабое место» , т.е. определяется деталь, прочность которой ограничивает максимальное допустимое осевое усилие съемника. Эта максимальная величина допустимого осевого усилия должна быть указана в технической документации, прилагаемой к данному съемнику.
Цель данных методических указаний – помочь студентам выполнять,
если в этом будет необходимость, проверочные расчеты прочности деталей, а
также определять диапазон допустимых нагрузок в процессе их эксплуатации.
3
1 Проверочный расчет траверсы и захвата лапки съемника
1.1 Параметры деталей съемника, выбранных для проверочного расчета
Конструкция съемника приведена на чертежах в приложениях А, Б, В, Г.
Параметры деталей съемника:
-материал винта – Сталь 45 ГОСТ 1050-88;
-материал траверсы (гайки) – Сталь 45 ГОСТ 1050-88;
-резьба трапецеидальная Tr 14×3, однозаходная ГОСТ 24737-81
(СТ СЭВ 838-78)*
-шаг резьбы – p = 3;
-наружный диаметр винта – d = 14,0 мм;
-средний диаметр винта – d2 = 12,5 мм;
-внутренний диаметр винта – d1 = 10,5 мм;
-наружный диаметр внутренней резьбы гайки – D4 =14,5 мм;
-средний диаметр внутренней резьбы гайки – D2 = 12,5 мм;
-внутренний диаметр внутренней резьбы гайки – D1 = 11,5 мм.
1.2 Проверочный расчет траверсы съемника на прочность
1.2.1Определяем опорные реакции RA и RB.
В соответствии с рисунком 1, сила F приложена в середине траверсы,
следовательно, опорные реакции RA и RB, Н, определяем по формуле
RA = RB = F2 .
_______
*Справочное руководство по черчению / В. Н. Богданов [и др.] – М.:
Машиностроение, 1989. С. 329,824.
4
Рисунок 1 – Расчётная схема траверсы и эпюра изгибающих моментов
1.2.2 Определяем значение изгибающих моментов Ми, Н·м, и строим эпюру, если
всечении А– Ми = 0;
всечении В – Ми = 0;
5
в сечении С – Ми = RA·l1 , где l1 = l2 – плечо силы, м.
В соответствии с рисунком 1, l1 = l2 = 58 мм = 0,058 м.
|
1.2.3 Проверяем прочность траверсы на изгиб. |
|
||||||||||||
|
Условие прочности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ = |
M max |
|
|
≤ [σ], |
(1.1) |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где σ – нормальное напряжение ,МПа; |
|
|
|
||||||||||
|
M max – максимальный изгибающий момент, Н∙м; |
|
||||||||||||
|
Wx – осевой момент сопротивления, мм3. |
|
||||||||||||
|
[σ] – допускаемое нормальное напряжение, МПа; |
|
||||||||||||
|
Осевой момент сопротивления определяем по формуле |
|
||||||||||||
|
Wx |
= |
b2h2 |
|
b h2 |
, |
|
(1.2) |
||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||
|
6 |
|
6 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
где b1 – наружный диаметр внутренней резьбы. D4 = 14,5 мм, |
|
||||||||||||
|
для данной траверсы |
|
b1 = D4; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
h – высота траверсы, мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
b2 – ширина траверсы, мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В соответствии с рисунком 1 h = 16 мм, b2 = 22 мм. |
|
||||||||||||
|
Осевой момент сопротивления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
22 162 |
|
|
14,5162 |
|
|||||||
|
Wx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
320мм3 , |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
6 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Допускаемые напряжения для |
материала винта и материала |
гайки, |
|||||||||||
[ , |
МПа, определяем по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
[ т/[nт], |
|
|
(1.3) |
|||||||||
|
где σт – предел текучести, МПа. Принимаем для Стали 45,σт = 540МПа*; |
|||||||||||||
____________ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин: Учебник для техникумов.- 5- изд., перераб. и допол. – М., Илекса, 1999. С. 128 табл. 12.1
6
[nт] – коэффициент запаса прочности. Принимаем для Стали 45
[nт] = 3*.
Допускаемые напряжения для материала винта и материала гайки составит
[ (540/3) = 180 МПа.
Прочность траверсы съемника будет обеспечена, если сила F
будет не больше Fmax.
Из формулы 1.1 и из выражения для определения максимального
изгибающего момента Ми = RA·l1 |
= |
F |
|
·l1 , получаем |
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
[σ] ≥ |
M max |
= |
|
Fmax l |
, |
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
Wx |
|
2Wx |
|
||||||
откуда максимальное осевое усилие Fmax , Н, |
|
||||||||||||
|
F |
|
|
2 WX |
, |
(1.4) |
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
max |
l |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
и, следовательно, максимальное осевое усилие Fmax составит |
|
||||||||||||
F |
2 180 320 |
1986Н 2,0кН . |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
max |
|
|
|
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Fmax для данного съемника должно быть не более 2,0 кН.
1.3Проверочный расчет захвата лапки съемника
1.3.1Определяем изгибающий момент Ми ,Н·м, в сечении А-А,
всоответствии с рисунком 2 по формуле
М и |
|
Fmax |
l , |
|
2 |
||||
|
|
|
______________________
* Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин: Учебник для техникумов.- 5- изд., перераб. и допол. – М., Илекса, 1999, с. 242
7
где l– плечо силы, м. В соответствии с приложением Г
l = 9 мм = 0,009 м ,
тогда
М и 2,0 103 0,009 9,0Н м . 2
Рисунок 2- Расчетная схема захвата лапки -эпюра изгибающих моментов
1.3.2 Проверяем прочность захвата лапки съемника по формуле 1.1 по условию прочности
8
М max
WX
Осевой момент сопротивления Wx ,мм3, определяем по формуле
WX bh62 , (1.5)
где b –ширина сечения, мм ; h – высота сечения, мм .
Тогда
WX 22 112 443,7мм3 . 6
Нормальное напряжение составит
9,0 103 20,3 МПа < [σ] = 180 МПа, 443,7
следовательно, прочность захвата лапки съемника обеспечена.
9