Розрахунок з’єднань.

Студенти повинні набути практичних навичок до розв’язання задач різних з’єднань.

Типові задачі. Задача 1.

Визначити діаметр болтів з’єднання кришки з резервуаром за такими даними: тиск газу в резервуарі р=1,7 МПа, діаметр горловини резервуара D=400 мм, кількість болтів z=12. Між кришкою і горловиною передбачена м’яка прокладка.

Розв’язання.

Для з’єднання кришки приймемо болти зі сталі Ст 3 (Т=235 МПа). Якщо взяти коефіцієнт запасу міцності болтів s=2,3, то допустиме напруження розтягу

[]р=Ởт/s=235/2,3=102 МПа.

Загальна сила, що діє на кришку резервуара,

R=pп D2/4=1,7*3,14*4002/4=213628 Н.

Зовнішня осьова сила, яка припадає на один болт,

F=R/z=213628/12=17802 Н.

Необхідна сила затяжки кожного болта за формулою

F0 = Ка(1-х)F = 2(1-0,45)*17802=19582 Н.

Тут прийнято коефіцієнт затяжки болтів K3=2, а коефіцієнт зовнішнього навантаження при наявності м’якої прокладки х=0,45

Розрахункова сила для болта при В=1,3 за формулою

Fp=F0В+хF=19582*1,3+0,45*17802=33467 Н.

За умовою міцності та розтяг потрібний внутрішній діаметр різьби болта відповідно до формули

D1³ =20,44 мм.

На основі даних можна взяти для даного з’єднання болти М24, для яких d1=20,752 мм.

Задача 2. Кришка циліндричного казана прикріплена болтами діаметром 30 мм.
Діаметр кришки казана 2 м, тиск усередині казана 0,6 МПа. Визначити кількість болтів, необхідних для прикріплення кришки, якщо допускне напруження на розтяг сталі болта [σ] = 125 МПа.

Рисунок 1 — Схема казана до задачі 1:

1 — казан; 2 — кришка; 3 — болт; 4- трубка з краном.

РІШЕННЯ ЗАДАЧІ.

Визначаємо силу, яка діє на кришку, за формулою: F = qА =

=0,6 х1063,14 = 1884000 Н,

Де q — тиск усередині казана, Па; за умовою задачі q = 0,6 МПа = 0,6 10 Па;

А — площа кришки, на яку діє тиск, м2; визначаємо за формулою:

м2

Де D — діаметр кришки казана, м; за умовою задачі D = 2 м. Визначаємо силу, яку сприймає один болт, за формулою: F1 = [σ ] А1 , = 125х106 • 0,0007065 = 883125 Н, де [σ]р — допускне напруження на розтяг сталі болта, Па; за умовою задачі [Σ ] = 125МПа=125х106Па;

А1 — площа перерізу одного болта, м2; визначаємо за формулою:

м2

D — діаметр болта, м; за умовою задачі d=30 мм=0,03 м.

Визначаємо кількість болтів n, необхідних для прикріплення кришки до казана, за формулою:

болтів, приймаємо n=22шт. болтів.

2.Типові задачі

№1 Визначити діаметр болтів, що з’єднують фланці муфти. Вихідні дані для розрахунку; обертовий момент, який передає муфта Т=220 Нм; болти розміщені на колі діаметром D0 = 110 мм, кількість болтів z=4.

Рис. 2. Болтове з’еднання фланців муфти

№2 Сталеве зубчасте колесо з’єднують з валом за допомогою призматичної шпонки округленими торцями.

Рис. 3. Зєднання вала з Зубчатим колесом за допомо- Гою шпонки.

Визначити розміри шпонкового з’єднання за такими даними: номінальний обертовий момент, що передає з’єднання, Т=180 Нм, діаметр вала, на якому встановлене зубчасте колесо d=36 мм;навантаження на з’єднання з різкими змінами.

№3 Чавунний шків закріплено на валу за допомогою сегментної шпонки.

Рис. 4. З’еднання вала зі

Валом за допомогою

Сегментної шпонки

Вибрати розміри шпонки та перевірити міцність шпонкового з’єднання за такими даними: номінальний обертовий момент, що передає з’єднання, Т=52 Нм, діаметр валу d=24мм, навантаження постійне.

№4 Визначити катет К двох зварних швів, якими кронштейн з’єднаний із корпусом. Дані для розрахунку:F=18 кН; а=300,а=160 мм, h=120мм, L=80мм. Матеріал деталей з’єднання-сталь, допустиме напруження, за яким здійснено розрахунок кронштейна [Ờ]р=140 МПа. Шви виконані ручним дуговим зварювальними електродами Є42.Зовнішне навантаження на кронштейн постійне.

Рис. 18.26. Зварне з’еднання кронштейна з корпусом

Деталі, які служать для з’єднання окремих елементів машин чи будівельних конструкцій (штифти, заклепки, болти, шпонки тощо), у багатьох випадках сприймають навантаження, перпендикулярні до їх поздовжньої осі. Руйнування з’єднуючих деталей (у випадку недостатньої міцності) відбувається в результаті їх перерізання по площині, яка співпадає з поверхнею дотикання з’єднуваних деталей. Умова міцності на зріз:

tзр = =[tзр]

Де tзр — розрахункове напруження зрізу;

Q — поперечна сила; при кількох однакових з’єднуючих деталях

Де F — Загальне навантаження з’єднання,

І — Кількість з’єднуючих деталей — болтів, заклепок тощо);

Αψ — Площа зрізу однієї деталі (болта, заклепки тощо);

[τψ] — допустиме напруження зрізу, яке залежить від матеріалу з’єднуючих елементів і умов роботи конструкції.

У машинобудуванні при розрахунках штифтів, болтів, шпонок тощо приймають

Де σ, ι [σρ] — границя текучості та допустиме напруження розтягу відповідно до матеріалу штифта, болта тощо. Розрахунок на зріз забезпечує міцність з’єднуючих деталей, але не гарантує.

Типові завдання. Задача. № 1. Розрахувати болтове з’єднання, якщо сила Р= 800 кг товщина з’єднаних деталей b= 8 мм, допустиме напруження зрізу [σ]=60МПа і допустиме напруження зминання [σ] =200МПа.

1.

3 Питання для самоперевірки.

Що називається з’єднанням? Яка різниця між роз’ємним і нероз’ємним з’єднанням? До яких з’єднань належать зварювальні з’єднання? Для чого використовують шпонкові з’єднання? Вкажіть переваги зварювальних з’єднань.

Реферати

Реферати :