Детмаш дз. Расчет соединений
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
МГТУ им. Н.Э.Баумана. Каф. РК-3 Домашнее задание № 1 «Расчет соединений» Студент: Перевеев А. Ю. Группа: Э7-52 Преподаватель: Ларюшкин П. А. Дата предъявления: 22.10.2018 Дата зачета: Подпись преподавателя: -2018- 
 Основным критерием расчета передачи винт – гайка является износостойкость. Для обеспечения необходимой износостойкости передачи, прежде всего, необходимо, чтобы среднее давление в резьбе не превышало допускаемое.Зависимость  после преобразований превращается в  где p – среднее давление в резьбе, МПа; F – осевая сила, действующая на винт, Н; d2 – средний диаметр резьбы, мм; h – рабочая высота профиля, мм;  - коэффициент высоты резьбы, для метрической 0,54.Р – шаг резьбы, мм.  ,  – коэффициент высоты гайки.Для метрической резьбы значение выбирают обычно в пределах 1.2...2.5 Принимаем  .Для пары винт (сталь 45 улучшенная) – гайка (бронза О10Ф1) допускаемое давление в резьбе [p]=12 МПа. Определяем средний диаметр винта: ;  мм.По ГОСТ 8724-81: d2=33,402 мм, d=36 мм, d1=31,67 мм, P=4 мм, d3= 31,0924мм. Резьба винта М36; Проверим винтовую передачу на условие самоторможения:  ,где  – угол подъема резьбы; – угол трения. ,где f – коэффициент трения в резьбе, α – угол профиля резьбы. Для метрической резьбы: f=0.1,   . , . , условие самоторможения выполняетсяОпределяем высоту гайки:  По ряду Rа 40 принимаем HГ=60 мм. Проверка на устойчивость: Гибкость  H = 1,8. Значит можем считать гайку шарнирной опорой -радиус инерции -расчетная длина сжатого участка винта Гибкость:  ;    (34,4<114)Подходит по объединенному условию прочности и устойчивости. Определим момент завинчивания:  ,где Тр – момент сопротивления в резьбе, Нмм; Тт – момент сопротивления на торце, Нмм.  , Нмм ,где dт.ср – средний диаметр торца, мм; f – коэффициент трения на торце гайки.  ,где  ; принимаем  =30 (см. ряд Ra40) Нмм ;=> Нмм.1.2 Определение размеров рукоятки  Принимаем  =200 Н  , принимаем 530 мм по Ra40 1.3 Определим диаметр и требуемый класс прочности винтов 9 при условии, что dв≤0,07h   Назначаем винты М8 по ГОСТ 7796-70, у которых диаметр d3=6,47 мм Определим нагрузку, действующую на винты 9: а) Из условия равновесия для детали 3 найдем реакцию в шарнире, связывающем детали 3 и 4.   б) Из уравнения моментов для шарнира, связывающего детали 4 и 7 и суммы сил для детали 4. ;     При параллельном переносе внешней силы  в точку О получаем действующую на соединение центральную сдвигающую силу =7800 Ни отрывающий момент  Болты поставлены с зазором. Все болты затянуты одинаково, следовательно, все нагрузки равномерно распределяются между болтами. Стык является абсолютно жестким. Момент нагружает винты пропорционально от расстояния от центра масс винтов. Рассчитаем силу затяжки из условия нераскрытая стыка и из условия несдвигаемости стыка. Болт будем рассчитывать по наибольшей затяжке. Проведем расчет из условия несдвигаемости стыка.  где Fтр – сила трения на стыке, kсд – коэффициент запаса по несдвигаемости (kсд=1,5). В свою очередь:  где z – число болтов (z=4), f – коэффициент трения (в резьбе крепежных винтов f=0,15), i – число рабочих стыков (i=4). Тогда  Проведем расчет из условия нераскрытия стыка.    Определим площадь стыка и момент Аст сопротивления изгибу Wx :   ; где  -момент инерции стыка относительно оси х1  ; где  -момент инерции части стыка относительно оси х     Расчет болта производим по наибольшей силе затяжки, то есть из условия несдвигаемости стыка:  Определив  , определим класс прочности винтов: ,Где  -коэф.запаса прочности болта примем =4,6  - силы, приходящиеся на винты от действия момента М2 , они пропорциональны расстояниям  от винтов до нейтральной линии. Максимально нагружены винты ,наиболее удаленные от нейтральной линии на расстояние  ,дополнительно растягиваемые при действии момента. В нашем случае:  ;  =>     Итого класс прочности-12,9. 2 Проверим прочность сварного шва, приняв катет шва k≈0,8S. Сварное соединение тавровое, швы угловые, их рассчитывают по условным касательным напряжениям. Один из размеров опасного сечения шва- биссектриса в равнобедренном прямоугольном треугольнике с катетом k Второе- суммарная длина швов. На каждом из двух участков сварного шва опасное сечение наклонено под углом 45 к плоскости стыка деталей корпуса 7 и тавром. Расчетное сечение получено поворотом опасного сечения швов на плоскость стыка деталей. Центр масс находится в точке пересечения осей симметрии х и у. S=4,9мм; k=0,8S=3,92мм; A1-площадь расчетного сечения шва   Силовые факторы, действующие на соединение: При переносе внешней силы в точку центра масс расчетного сечения-получаем центральную сдвигающую силу F=15600Н и отрывающий момент  Напряжения в расчетном сечении шва: а)от сдвигающей силы F равномерно распеделены по сечению  б) от отрывающего момента М пропорциональны расстоянию до нейтральной линии ,проходящей через центр масс; максимальное напряжение в наиболее удаленных точках А  ,где  -момент сопротивления расчетного сечения шва, относительно нейтральной оси х, проходящей через центр масс;  Суммарные напряжения для наиболее опасно нагруженной точки А:  Допускаемое напряжение для сварного шва:  Допускаемое напряжение на растяжение для основного металла  для стали Ст.3  =220 МПа, тогда Заключение о прочности сварных швов: так как возникающие в швах напряжения  не превышают допускаемые напряжения  =102,14Мпа, то прочность сварного шва достаточна.3.Подобрать посадку гайки 10 в рычаг 3, считая рычаг втулкой с наружным диаметром d2=3d Давление р, необходимое для передачи заданной осевой силы F=26000Н определим из условия предотвращения сдвига:  ,где -суммарная сила; d и l-диаметр и длина соединения; k- коэф. Запаса сцепления; f- коэф. тренияk=2 l=Hг-h1=0,8Hг=48 мм f=0,14 d=64,8 мм d1=36мм d2=194,4мм для бронзы О10Ф1:   µ1 – коэффициент Пуассонадля стали Ст.3:    Необходимый расчетный натяг  : , где  ;  - коэффициенты деформации деталей   Поправка на обмятие микронеровностей U: U=k1*Ra1+k2*Ra2 Ra1, Ra2 – среднее арифметические отклонения профиля сопрягаемых поверхностей. В нашем случае Ra1 = 1,6 мкм, Ra2 = 0,8 мкм. k1, k2 – коэффициент, зависящий от Ra1 и Ra2. При Ra> 1,25 мкм k= 5, а при Ra≤ 1,25 мкм k = 6. В нашем случае k1 = 5, k2 = 6. U = 5*1,6 + 6*0,8 = 12,8 мкм. Минимально допустимый натяг:  = U+ = 52.716 мкм + 12,8 мкм = 65.5 мкм.Максимально допустимый натяг:  ,где ,при этом  Так как бронза мягкий материал, мы можем сделать допущение ,что для гайки 10 допустимы пластические деформации при статическом нагружении . Исходя из допущения, определим  :  Условия пригодности посадки:   Подойдет посадка  4.Заменив посадку клеевым соединением, проверить его прочность Расчет клеевых соединений на прочность ведется по формулам, аналогичным для расчета сварных и паяных соединений. Условие прочности для клеевого соединения:  ,гдеS-площадь поверхности клеевого соединения    -временное сопротивлениеs- коэф. запаса по отношению к предельным характеристикам  F=26000Н  Для клея эпоксидный ВК-9 , при коэф. запаса s=3 получим  Вывод: для того, чтобы клеевое соединение было надежным, необходимо применить клей марки эпоксидный ВК-9 5.предложить иной способ фиксации гайки 10 в рычаге 3,выполнить расчеты, подтверждающие работоспособность Расчет паяных нахлесточных соединений на прочность ведется по формулам, аналогичным для расчета сварных соединений. Условие прочности для паяного соединения:  ,гдеS-площадь поверхности паяного соединения  -допускаемые напряжения на срез для паяных соединений F=26000Н  Для деталей из меди и стали подходит марка припоя ПСр40, для которой начальная и конечная температуры плавления 590 и 610С соответственно. Из конструктивных соображений предположим, что контактная площадь паяного соединения достаточна, для того, чтобы соединение считалось работоспособным. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
|