ИДЗ 4. Расчет болтового, сварного и заклепочного соединения
 Скачать 309.07 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»  Центр цифровых образовательных технологий 18.03.01 «Химическая технология» _______________________________________ Расчет болтового, сварного и заклепочного соединения Индивидуальное домашнее задание №4 Вариант - 6 по дисциплине: Механика
Томск – 2022 Задача 1 Вариант 6 Определить длину фланговых швов соединения полосы с косынкой из стали из условия прочности F=30 кН, ширины полосы b=190 мм, выполненной из стали Ст45. Сварка ручная электродом Э42. Толщина деталей δ=6.5 мм. Предел текучести основного материала  Допускаемый коэффициент запаса прочности [s]=1.5.  Решение: Предел прочности на растяжение для материала задан и равен Коэффициент запаса прочности так же задан и равен [s]=1.5. Тогда предел прочности на растяжение равен  Предел прочности на срез для ручной дуговой сварки определим, как  Здесь 0.6 коэффициент для ручной дуговой сварки. Определим длину фланговых швов из условия прочности, которое имеет вид  где i – количество фланговых швов; Площадь среза одного сварного шва определится по формуле  , где соs45 проекция катета шва на кратчайшее расстояние среза в шве; k (в метрах) – катет шва, равный толщине листа; – L – длина шва. Подстановкой и вычислением получим  С учетом сварочных кратеров, дающих непровар по краям шва, и примерно равных толщине шва, принимаем L=0.030 м=30 мм. Проверим лист на растяжение по рассчитав действующие в ней напряжения и сравним с допускаемыми  Прочность листа достаточна. Ответ: из расчета на прочность сварного шва и листа принимаем длину флангового шва L=0.030 м=30 мм. Задача 2 Вариант 6 Проверить прочность заклепочного соединения, если F=80 кН. Допускаемые напряжения: на растяжение листов [σ]р=140 МПа; на смятие [σ]см=280 МПа; на срез заклепок [τ]ср=100 МПа. толщина листов δп=12 мм соединяемых встык деталей; толщина накладок каждой равна δн=7 мм; диаметр заклепок d=15 мм; ширина листов b=135 мм.  Решение: 1. Проверим прочность пластина на растяжение с учетом ослабления их отверстиями. Ширина пластины, равная b, уменьшена на величину удвоенного диаметра отверстий под заклепку (две заклепки в ряд). Получим  Из расчета следует, что прочность листов (пластин) с учетом их ослабления отверстиями достаточна. Аналогично проверим прочность накладок. Учтем, что накладок две, их толщина задана, а ширина равна ширине пластины. Получим  Из расчета следует, что прочность накладок с учетом их ослабления отверстиями достаточна. 2. Проверим прочность заклепочного соединения на срез, рассчитав касательные напряжения в материале заклепки. Учтем, что количество заклепок z=4 (из заданной схемы), а каждая заклепка срезается по круговой площади (по диаметру) в двух местах – срез каждой заклепки происходит по двум площадкам.  Из расчета видно, что касательные напряжения в заклепке не превышают допускаемые. Прочность на срез обеспечена. 3. Проверим прочность заклепочного соединения на смятие, рассчитав нормальные напряжения в материале заклепки. Учтем, что количество заклепок равно z, а каждая заклепка сминается по прямоугольной площади, равной толщине пластины, умноженной на диаметр заклепки  Из расчета видно, что напряжения смятия в заклепке не превышают допускаемые. Прочность на смятие обеспечена. Ответ: при заданных размерах и нагрузке прочность заклепок на срез и на смятие обеспечена. Прочность пластины и накладки на растяжение и смятие также обеспечена. Задача 3 Вариант 6 Рассчитать болты для соединения крышки с цилиндрическим сосудом сжатого воздуха при следующих данных: р=0.4 МПа давление сжатого воздуха в цилиндре; D=37 мм внутренний диаметр крышки; z=12 число болтов, затяжка контролируемая; материал болта сталь 209, класс прочности болтов 4.6. прокладка полиэтиленовая. Предел текучести для болтов класса прочности 4.6 принять равным [σ]Т=240 МПа. Допускаемый коэффициент запаса прочности [s]=1.9. Коэффициент внешней нагрузки =0.5. Коэффициент запаса предварительной затяжки Кзат=3.0.  Решение 1. Класс прочности материала и предел текучести заданы [Т]=240 МПа. 2. Запас прочности при неконтролируемой затяжке болта и постоянной нагрузке для углеродистой стали задан и равен [s]=1.9. Тогда  МПа.3. Определим усилие, действующее на подъем крышки сосуда  4. Определим расчетную силу затяжки болтов из условия нераскрытия стыка, учитывая материал соединяемых деталей по формуле  здесь χ=0.5 коэффициент внешней нагрузки для податливых прокладок; Кзат=3.0 коэффициент запаса предварительной затяжки при переменной нагрузке. 5. Тогда требуемый минимальный диаметр резьбовой части болта из условия прочности на растяжение с учетом количества болтов определится как.  м=0.94 мм.Ответ: принимаем болты с резьбой М2 (внутренний диаметр резьбы по дну впадины dвнутр=1.567 мм), что больше рассчитанного. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||