вар 8. 1я группа задач
 Скачать 90.13 Kb.
|
|
1-я группа задач 1. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 1) по данным таблицы 2.  Рис. 1 Таблица 2
Произведем анализ расчетной схемы. Разложим силы  действующие под углом α к горизонту, на горизонтальные и вертикальные составляющие: Fх1, Fy1, Fх2, Fy2 и определим их величины:Fx1=Fx2=F/2*cos α=390000/2 *cos /5=157795Н Fy1=Fy2=F/2*sin α=390000/2 sin /5=114567Н Силы Fy1 и Fy2 растягивают сварное соединение. Вместе они составляют растягивающую силу: F = Fy1 + Fy2 =114567 + 114567 = 229134 Н. Силы Fх1 и Fх2 действуют на сварное соединение изгибающими моментами. Для их определения задаемся диаметром блока d = 200 мм и вычисляем плечи: · плечо для силы Fx1:L1=h+d/2sinα=460+100*sin π/5=518мм, ; · плечо для силы Fx2:L2=h-d/2sinα=460-100*sin π/5=401мм, Строим на рис. 3 эпюры изгибающих моментов и по ним определяем максимальный суммарный момент М = 284316 Н·м.М = Fx2·L2+ Fx1·L2 = 157795*0,401+157795*0,401= 126551 Н·м 2. Используя полученные значения растягивающей силы и изгибающего момента, рассчитываем сварное соединение на прочность, используя условие [1, с. 76]:  где τ – расчетное напряжение в сварном соединении; l – общая длина сварных швов; k – искомый катет сварного шва; β = 0,7 – коэффициент проплавления [1, с. 71] (принимаем ручную электродуговую сварку);  106,17 МПа – допускаемое напряжение [1, с. 79];σт = 245 МПа – предел текучести стали, из которой изготовлено монтажное устройство (принимаем сталь 20); 1,5 – запас прочности [1, с. 79]. Для определения общей длины сварных швов задаемся длиной 300 мм и толщиной 15 мм двух крепежных пластин и вычисляем: l = 2 (2·300 + 2·15) = 1260 мм = 1,26 м. Подставляем и вычисляем катет сварного шва:   K>0.005м=5мм Ответ: катет сварного шва должен составлять не менее 5 мм. 2. Рассчитать шпильки, которыми крышка прикреплена к паровому цилиндру (рис. 2). Давление пара в цилиндре часто меняющееся от 0 до максимального значения р. Максимальное рабочее давление пара р, внутренний диаметр цилиндра D и наружный диаметр крышки и фланца цилиндра D1 приведены в таблице 3.  Рис. 2 Таблица 3
1. Для расчета шпилек на прочность определяем силы, действующие на заданное соединение. Во-первых давление пара, достигающее заданного максимального значения Р = 0,58 МПа, растягивает соединение и стремится срезать резьбу. Растягивающую силу определяем как произведение указанного давления на площадь цилиндра:  69251 Н.Fp=PπD2/4=0.58*1063.14*0.382/4=65745Н Крышки обычно крепятся к цилиндрам и резервуарам несколькими болтами или шпильками. Поэтому принимаем наиболее распространенное количество шпилек n = 4. Следовательно, растягивающая нагрузка на каждую шпильку будет составлять: Fp=65745/4=16436Н Во-вторых, шпилечное соединение испытывает растягивающие усилия, возникающие при затяжке гаек (рис. 7):  Рис. 7. Схема растягивающих усилий. Растягивающее усилие, возникающие при затяжке гайки, применительно к одной шпильке определяем по формуле [1, с. 42]: Fзат = КзатFр = 3·16436=49308 Н, где Кзат = 3 – коэффициент затяжки при заданной переменной нагрузке. Согласно рекомендациям [1, с. 43], принимаем коэффициент внешней нагрузки χ = 0,25 и вычисляем приращение нагрузки на шпильку по формуле: Fш = χ Fр = 0,25·16436 = 4109 Н. Напряжения в каждой шпильке определяются по формулам [1, с. 43]:  σм=(49308+4109/2)/Sm=51362/Sm, Па- постоянное напряжение;  σк=FкSm/2=4109*Sm/2=2054Sm, Па - переменное напряжение; где Sш - площадь поперечного сечения шпильки. Задаемся для изготовления шпилек сталью 20, запасом прочности по выносливости s = 2 и определяем необходимую площадь поперечного сечения шпильки из формулы [1, с. 44]:  2≤170*106/(2054*Sm*4.0+0.1*51362/Sm)  где σ-1 = 170 МПа – предел выносливости стали 20 [1, с. 54]; Кσ = 4,0 – коэффициент концентрации напряжений; ψσ = 0,1 – коэффициент чувствительности к асимметрии. Задаемся запасом прочности по текучести s = 2 и определяем необходимую площадь поперечного сечения шпильки из формулы [1, с. 44]:  где σт = 240 МПа – предел текучести стали 20 [1, с. 54]. Из полученных результатов выбираем наибольший Sш ≥ 4,46·10-4 м2 и вычисляем необходимый диаметр впадин резьбы шпильки:  0,024 м = 24 мм.По ГОСТ 9150-81 [2, с. 582] выбираем для шпильки резьбу М30 с крупным шагом 3,5 мм, у которой диаметр впадин резьбы d1 = 25,706 мм. Ответ: необходимую прочность соединения обеспечивают 4 шпильки с резьбой М30 с крупным шагом 3,5 мм из стали 20. n 3. Рассчитать клиноременную передачу электропривода (рис. 3). Данные для расчета приведены в таблице 4. Р2 – полезная мощность на выходном валу редуктора с цилиндрическими колесами; n2 – частота вращения выходного вала; nдв – частота вращения вала электродвигателя. Определить общее передаточное отношение передаточного механизма, распределить его по ступеням, сделать расчет клиноременной передачи, приняв межосевое расстояние между шкивами d и D равным  . Принять коэффициент относительного скольжения в ременной передаче = 0,03. Определить потребную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса мощности К=1,5. Определить моменты на валах механизма. Рис. 3 Таблица 4
4. По данным задачи 3 рассчитать цилиндрическую прямозубую передачу. Выполнить эскиз выходного вала цилиндрического редуктора в сборе с зубчатым колесом z2. Выбрать по ГОСТ подшипники качения. Проверить прочность вала в наиболее тонком сечении по напряжениям кручения. Сделать расчет прочности шпоночного соединения. Недостающими данными задаться самостоятельно. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||