Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Детали, их материалы и характеристика
e = 110 мм; f = 140 мм. Расстояние l P от оси z до точки приложения силы F l P = 0,25 d = 15 мм (величина расчетная). В целях унификации материалов сварной конструкции для всех деталей (кроме крепежных), выбираем сталь Ст3 ГОСТ 380-94, обладающую хорошей свариваемостью. Заготовки:
Механические свойства Ст3 в состоянии проката [1, c. 83] σВ = 400…490 МПа, σТ = 240 МПа. Допускаемое напряжение на растяжение при статической нагрузке [σP] = 160 МПа.
Проверка прочности основной конструкции
Расчет проводится в предположении монолитности (отсутствия соединения)
сечение: основание 4 – хомут 2 – ребро 3 (рисунок 2).
Начальные оси координат x, y. z выбирают произвольно. В соответствии с рисунком 2, а координаты центра масс расчетного сечения: y 0 = 0 (ось х – ось симметрии); x 0 = S x i A i / (S A i), (1) где x i, A i – соответственно абсциссы и площади прямоугольников 1, 2 (i = 1, 2): x 0 = [5(120∙10) + 50(80∙10)] / (120∙10 + 80∙10) = 23 мм. Проекции силы F на оси z и x: F r = F cosα = 25cos300 = 21,65 кН; F a = F sinα = 25sin300 = 12,5 кН. В расчетном сечении (рисунок 2, б) действуют: отрывающая сила F r = = 21,65 кН; срезающая сила F a = 12,5 кН; изгибающий момент М = F a h – F r (x 0 – – l P) = 12,5∙130 – 21,65(23 – 15) = 1471,3 Н∙м.
I y 0 = S(I y i + a i 2 A i) (i = 1, 2), (2)
где I y i = b i h i 3 / 12 – собственные моменты инерции элементарных прямоугольников (относительно их центров масс С); a i – расстояние от центров масс прямоугольников до оси y 0: I y 0 = 120∙103 / 12 + 182∙120∙10 + 10∙803 / 12 + 272∙80∙10 = 140,9∙104 мм4. Момент сопротивления сечения изгибу W y = I y 0 / x max = 140,9∙104 / 67 = 2,1∙104 мм3, (3) где x max = 67 мм – расстояние от центра масс О до наиболее удаленной точки А сечения. Напряжения в точке А: – изгибающие σИ = 103 М / W y = 103∙1471,3 / 21∙10 = 70 МПа; – растяжения σР = 103 F r / А = 103∙21,65 / 2000 = 10,8 МПа, где А = 120∙10 + 80∙10 = 2000 мм – площадь расчетного сечения; – среза τ = 103 F a / А = 103∙12,5 / 2000 = 6,25 МПа. Эпюра напряжений в точке А показана на рисунке 2, в. Эквивалентное напряжение σЕ в точке А по 4-й теории прочности σЕ = (σS2 + 3τ2)1/2 £ [σP], где σS = σИ + σР = 70 + 10,8 = 80,8 МПа; σЕ = (80,82 + 3∙6,252)1/2 = 81,5 МПа < [σP] = 160 МПа. Условие прочности основной конструкции выполняется.
СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Конструкция соединения
Детали подшипника свариваются ручной электродуговой сваркой по ГОСТ 5264-80 электродами Э42А ГОСТ 9467-75. Все детали соединены [2, c. 34] двусторонними тавровыми швами без подготовки кромок (соединение Т3). Принимаем катет шва k = 0,8 s = 8 мм. Обозначение швов на чертежах по ГОСТ 2.312-72 (ЕСКД) согласно их нумерации на рисунке 1 [2, c. 21]: швы №1 и №3 ГОСТ 5264-80 Т3 – 8 – ;
шов №2 ГОСТ 5264-80 Т3 – ∟8
Сварные швы угловые, рассчитываются на срез по биссекторной плоскости прямого угла. Шов №3 (хомут 2 – ребро 3) связующий, не рассчитывается.
Расчет соединения
2.2.1 Допускаемое напряжение на срез ручной сваркой электродами Э42А [2, c. 12] при статической нагрузке [τ′] = 0,65[σP] = 0,65∙160 = 104 МПа.
2.2.2 Расчет швов №1 Фигура швов и их размеры представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Фигура и напряжения шва №1
Координаты центра масс С 0 фигуры шва (рисунок 3, а): y 0 = 0 (х – ось симметрии); х 0 по формуле (1), где i = 1, 2, 3: x 0 = (– 4∙8∙120 + 2∙14∙8∙47 +2∙50∙8 х х 80) / (8∙120 + 2∙8∙47 + 2∙8∙80) = 23,63 мм. Принимаем x 0 = 24 мм. Нагрузка на сварные швы: силы F r = 21,65 кН, F a = 12,5 кН; изгибающий момент M = F a h – F r (x 0 – l P) = 12,5∙130 – 21,65(24 – 15) = 1450 Н∙м. Параметры (рисунок 3), входящие в формулу (2) осевого момента инерции I y 0, где i = 1, 2, 3, представлены в таблице 1. Таблица 1.
По формуле (2): I y 0 = (75,8 + 2∙4 + 2∙49,7)104 = 183∙104 мм4. Площадь фигуры шва А = 960 + 2∙376 + 2∙640 = 2992 мм2. Момент сопротивления изгибу фигуры шва без подготовки кромок в биссекторной плоскости W y ′ = 0,7 I y 0 / x max = 0,7∙183∙104 / 66 = 1,94∙104 мм3, где x max = (b + + s – x 0) = 80 + 10 – 24) = 66 мм; площадь А ′ = 0,7∙2992 = 2094 мм2. Напряжение в наиболее опасной точке А (рисунок 3, б) сварного шва: τ М = 103 М / W y ′ = 103∙1450 / (1,94∙104) = 74,7 МПа; τ F r = 103.21,65 / 2094 = 10,3 МПа; τ F a = 103∙12,5 / 2094 = 6 МПа. Суммарное напряжение в точке А τS = [(τ М + τ F r)2 + τ F a 2]1/2 = [(74,7 + 10,3)2 + + 62]1/2 = 85,2 < [τ′] = 104 МПа. Условие прочности шва №1 при k = 8 мм выполняется.
Расчет шва №2 Шов №2 (рисунок 1) втулки 1 и хомута 2 кольцевой, тавровый, двусторонний с катетом k = 8 мм. Расчетная схема шва представлена на рисунке 4
= 2393 мм2. Момент сопротивления толстого кольца изгибу [1, c. 35] W y = π(d + + 2 k)3(1 – c 4) / 32, где d + 2 k = 60 + 2∙8 = 76 мм, с = d / (d + 2k) = 60 / 76 = 0,79; W y = π∙763(1 – 0,794) / 32 = 2,63∙104 мм3. Момент сопротивления двух колец в биссекторной плоскости шва W y ′ = 0,7∙2∙2,63∙104 = 3,7∙104 мм3. Наибольшие напряжения в точке В шва №2: τ М = 103 М / W y ′ = 103∙216,5 / (3,7∙104) = 5,9 МПа; τ F r = 103.21,65 / 2393 = 9,05 МПа; τ F a = 103∙12,5 / 2393 = 5,2 МПа. τS = [(τ М + τ F a)2 + τ F r 2]1/2 = [(5,9 + 5,2)2 + 9,052]1/2 = = 14,3 < [τ′] = 104 МПа. Условие прочности шва №2 при k = 8 мм выполняется. Так как шов №2 с большим запасом воспринимает приложенную нагрузку, то дополнительные швы №3 (рисунок 1) соединения втулка 1 – ребро 3 не рассчитываем.
ШПИЛЕЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Конструкция соединения
На рисунке 5, а показано расположение деталей и сварных швов на основании подшипника. Размеры двух площадок под шпильки 57 х 82 мм. Исходя из этого, предварительно принимаем [3, c. 24] четыре (z = 4) шпильки М16 ГОСТ 22034-76 (l 1 = 1,25 d), гайки М16 ГОСТ 5915-70 (размер под ключ S = 24 мм, шайбы 16 ГОСТ 6402-70.
Рисунок 5. Расчетная схема шпилечного соединения
Согласно [3, c. 28] (рисунок 5, а) при S = 24 мм размеры расположения осей
шпилек Е = К = 16 мм; А = 48 мм. Принято Е 1 = К = 16 мм; А = 50 мм; Е 2 = 41 мм.
Нагрузка на соединение
Координаты центра масс О стыка на пересечении диагоналей прямоуголь-ника основания х 0 = 55 мм, y 0 = 0. Нагрузка на соединение (рисунок 5, б):
отрывающая сила F r = 21,65 кН; сдвигающая сила F a = 12,5 кН; изгибающий момент M = F a (h + c) – F a (x 0 – l P – 10) = 12,5∙146 – 21,65∙30 = 1175,5 Н∙м. Наиболее нагруженные шпильки 1 и 3 – силы F М и FF r складываются. Усилия в зоне наиболее нагруженной шпильки 1 от силы F r: FF r = F r / z = = 21,65 / 4 = 5,41 кН; от силы F a: FF a = F a / z = 12,5 / 4 = 3,13 кН. Формула (3.9) [3, c. 9] при несимметричном расположении шпилек относительно центра масс стыка О (рисунок 5) преобразуется в F М 1 = 103 М l 1 / 2(l 12 + + l 22), где l 1 = 0,5 е – К = 0,5∙110 – 16 = 39 мм, l 2 = А – l 1 = 50 – 39 = 11 мм – соответственно расстояния от осей шпилек 1 и 2 до центра О; F М 2 = F М 1 l 2 / l 1; F М 1 = 103∙1175,5∙39 / 2(392 + 112) = 13960Н; F М 2 = 13960∙11 / 39 = 3940 Н. Суммарная осевая сила в зоне шпильки 1: F = FF r + F М 1 = 5410 + 13960 = 19370 Н.
3.3 Усилия предварительной затяжки 3.3.1 По условию отсутствия сдвига в стыке после преобразования формулы (3.6) [3. c. 8] при несимметричном расположении шпилек (F М 1 ≠ F М 2): F зат1 = kF d / (if) + (1 – χ)(FF r + F М 1 – F М 2), где k = 1,5 – коэффициент запаса сцепления на сдвиг; F d = FF a; i = 1 – число плоскостей стыка; f = 0,15 – коэффициент трения (сталь по стали); χ = 0,25 – коэффициент внешней нагрузки (стык жесткий); FF r и F М 1 – отрывающие силы (знак плюс); F М 2 – сжимающая стык сила (знак минус); F зат1 = 1,5∙3130 / (1∙0,15) + (1 – 0,25)(5410 + 13960 – 3940) = 42872 Н. 3.3.2 По условию нераскрытия стыка [3, c. 10] F зат2 = k (1 – χ)(± F z + 103 А ст М / W ст y) / z, где k = 1,5 – коэффициент запаса по нераскрытию стыка; χ = 0,25; F z = F r; А ст = = ef = 110∙140 = 15400 мм2 – площадь стыка; W ст y = fe 2 / 6 = 140∙1102 / 6 = = 28,2∙104 мм3 – момент сопротивления стыка изгибу относительно оси y; F зат2 = 1,5(1 – 0,25)[21650 + 103∙15,4∙103∙1175,5 / (28,2∙104)] / 4 = 24144 Н. Учитывая, что F зат1 > F зат2 в 1,78 раза, для восприятия силы F a установим упор (рисунок 5) высотой h у = 0,5 с = 8 мм и длиной f = 140 мм.
3.3.3 Расчетная осевая сила на шпильке 1 [3. c. 11] F ш = 1,3 F зат2 + χ F = 1,3∙24144 + 0,25∙19370 = 36230 Н.
Прочность шпильки
По формуле (4.6) [3, c. 11] напряжения растяжения шпильки М16 при внутреннем диаметре резьбы [3, c. 31] d 1 = 13,835 мм σР = 4 F ш / (π d 12) = 4∙36230 / (π∙13,8352) = 241 МПа. Коэффициент безопасности [ s ] при неконтролируемой затяжке [3, c. 11]
Примечание 1. Условимся, что класс прочности выше, чем 8.8, в контрольной работе брать не следует, так как в этом случае требуется применение дорогой легированной стали Из условия σТ > σТ′ принимаем класс прочности шпильки 8.8, для которого σТ = 640 МПа. Превышение σТ′: Dσ = 100(σТ′ – σТ) / σТ = 100(674,8 – 640) / 640) = = 5,44 %, что больше допустимого [5%]. Принимаем резьбу шпилек М20; d 1 = 17,234 мм [3, c. 31]. Согласно [3, c. 28] уточняем размеры Е ′ = К ′ = 20 мм, А ′ = 58 мм, М ′ = 30 мм Принимаем К = 20 мм, А = 60 мм, Е 1 = 22 мм, е = 28 + 22 + 60 + 20 = 130 мм. Основание e х f = 130 х х 140 мм; х 0 = 65 мм, y 0 = 0. Пересчет параметров: М = 12,5∙146 – 21,65(65 – 10 – 15) = 959 Н∙м; l 1 = 0,5 е – К = 0,5∙130 – 20 = 45 мм, l 2 = А – l 1 = 60 – 45 = 15 мм; F М 1 = 103∙959∙45 / 2∙452 + 152) = 9590 Н; F М 2 = = 9590∙15 / 45 = 3197 Н; F = FF r + F М 1 = 5410 + 9590 = 15100 Н; F зат1 = 1,5∙3130 / (1∙0,15) + (1 – 0,25)(5410 + 9590 – 3197) = 40152 Н; А ст = ef = 130∙140 = 18200 мм2; W ст y = fe 2 / 6 = 140∙1302 / 6 = 39,43∙104 мм3; F зат2 = 1,5(1 – 0,25)[21650 + 103∙18,2∙103∙959 / (39,43∙104)] / 4 = 18540 Н; F зат1 / F зат2 = 40152 / 18540 = 2,17 раза; F ш = 1,3 F зат2 + χ F = 1,3∙18540 + 0,25∙15100 = 27877 Н. σР = 4 F ш / (π d 12) = 4∙27877 / (π∙17,2942) = 118,7 МПа; [ s ] = 2200∙1/ [900 – (70000 – – 27877)2∙10–7] = 3; σТ′ = σР[ s ] = 118,7∙3 = 356 МПа. Принимаем класс прочности шпильки 6.6, для которого σТ = 3 60 МПа; σТ ≈ σТ′. Вывод. При увеличении длины е основания на 20 мм условию прочности удовлетворяет резьба шпильки М20 класса прочности 6.6.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-02-07; просмотров: 112; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.105.239 (0.069 с.) |