Выполнение курсовой работы по разделу Детали машин

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТРЕТЬЕЙ ГРУППЫ

Пример 5.3.1 Стальные полосы, растянутые силой F = 2,8 кН, крепятся с помощью двух болтов, выполненных из стали Cталь 20 (рисунок 5.16). Определить диаметр болтов. Нагрузка постоянная.

Решение. 1 Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой принимаем [sТ] = 3,5 (см. п. 3).

По таблице А1 для Сталь 20 предел текучести материала sТ = 245 МПа.

Допускаемое напряжение растяжения по (5.3)

[sР] = sT / [sT] = 245 / 3,5 = 70 МПа

2 Необходимая сила затяжки болта согласно (5.1) Принимаем: коэффициент запаса по сдвигу, листов К = 1,6 и коэффициент трения f = 0,16

FB = F·K / (f ·i·z) = 2,8 ·1,6 / (0,16 ·2·2) = 7 кН,

 

где i = 2 (см рисунок 5.16).

3 С учетом скручивания винта из-за трения в резьбе [1, с. 133] расчетная сила затяжки болта

FРАСЧ = 1,3 · FB = 1,3 · 7 = 9,1 кН

4 Расчетный (внутренний) диаметр резьбы

= 13,15 мм.

По таблица Б1 принимаем резьбу M 16 с шагом р = 2 мм, для которой dp = d - 0,94 p = (16 - 0,94·2) = 14,12 мм.

Пример 5.3.2 Приближенно рассчитать (рисунок 5.17): а) болты, крепящие к стене кронштейн, на котором установлен электромотор; б) удельное давление на стену. Данные: F = 12 кН, l = 1000 мм, а = 600 мм, b = 300 мм


Решение. 1 Нагрузка к соединению приложена асимметрично, поэтому выполним приведение усилия к оси симметрии соединения. Для этого силу F переносим  параллельно самой себе в плоскость стыка. Прикладывая в плоскости стыка стены с кронштейном две равные и прямо противоположные силы F, получаем пару сил M = F·l, опрокидывающую кронштейн, и силу F, стремящуюся сдвинуть его вниз.

Предполагаем, что кронштейн опрокидывается (поворачивается) вокруг оси, проходящей через центр нижнего болта.

Момент M = F·l должен быть уравновешен моментами от силы затяжки болтов.

Предполагая, что верхние три болта затянуты каждый с усилием X1, а средние - с усилием Х2, получаем уравнение моментов относительно оси поворота кронштейна

.

Принимая далее приближенно, что деформации болтов пропорциональны расстояниям а и b

, находим 

и подставляем это значение в уравнение моментов

.

Отсюда усилие затяжки верхнего болта

5710 Н.

Так как, кроме момента, действует еще усилие F = 1200 Н, нагружающее поперечно все болты, последние нужно затянуть дополнительно, чтобы получить силу трения, достаточную для удержания кронштейна на месте. Пусть V1 - дополнительная сила затяжки на каждый из шести болтов, а f = 0,3 - коэффициент трения между плитой кронштейна и стеной полагая при этом, что кронштейн чугунный (см. п. 5.2.1).

Из условия неподвижности плиты

получим

 = 6660 Н.

Таким образом, необходимая полная затяжка болта составит

 = 5710 + 6660 = 12370 Н.

Так как при расчете не учитывалось влияние собственного веса кронштейна и вибрации, имеющей место при работе электромотора, расчетное усилие для болта верхнего ряда необходимо увеличить (обычно достаточно в 1,5 раза)

FРАСЧ = 1,5× FВ = 1,5·12370 = 18550 Н.

Хотя болты среднего и нижнего рядов несут меньшую нагрузку, чем верхнего ряда, все болты делаем одинаковыми.

2 Принимаем, что материал кронштейна - сталь Ст 5. Крепление кронштейна осуществляется к кирпичной стене, выполненной на цементном растворе.

3 Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой принимаем [sТ] = 2,5 (см. п. 3).

По таблице А1 для стали Ст 5 предел текучести материала sТ = 280 МПа.

Допускаемое напряжение растяжения по (5.3)

[sР] = sT / [sT] = 280 / 2,5 = 112 МПа

4 Расчетный внутренний диаметр резьбы болта

= 14,252 мм.

Принимаем болт с метрической резьбой. По таблице Б1 внутренний диаметр резьбы d1 = 15,294 (d = 18 мм, Р = 2,5 мм). Обозначение резьбы М18´2,5 ГОСТ 9150- 81.

5 Общая затяжка шести болтов прижимает плиту кронштейна к стене с усилием

Q = 6 FРАСЧ = 6·18550 =111,3 кН.

6 Площадь плиты кронштейна составляет примерно (размеры кронштейна см. на рисунке 5.17)

 = 112000 мм2.

7 Если основание (опорная поверхность) выполнено из материала (бетон, кирпичная кладка, дерево) менее прочного, чем кронштейн, производят проверку прочности основания по напряжениям смятия согласно (5.6)

 » 1 МПа.

Полученное напряжение смятия равное s СМ = 1 МПа допустимо, если выполнить стену кирпичной на цементном растворе для которой [s СМ] = 1,5...2,0 МПа (см. п. 6).

На главную