Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу "Детали машин и подъемно-транспортные машины"
1. Сварные соединения
1.3. Задача №1. Расчет сварного соединения с определением размеров фланговых швов, равнопрочных сечению заданного уголка, который работает на растяжение (рис. 4). (Данные к задаче №1 приведены в табл. 1 – 4).
Таблица 1
|
Номер профиля |
Размеры, мм |
Площадь профиля, мм2 |
Масса погонной длины 1м, кг |
Расстояние от центра тяжести, мм |
Таблица 2
Механические свойства стали углеродистой обыкновенного качества группы А (ГОСТ 380-80)
|
Марка стали |
Предел текучести, н/мм2 |
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 |
Относительное удлинение, % (не менее) |
|
Ст. 2 |
190…220 |
340…420 |
26…30 |
|
Ст. 2кп |
|||
|
Ст. 3кп |
210…240 |
380…470 |
21…27 |
|
Ст. 3 |
220…240 |
380…470 |
21…27 |
|
Ст. 4 |
240…260 |
420…520 |
19…25 |
|
Ст. 4кп |
|||
|
Ст. 5 |
260…280 |
500…620 |
17…21 |
|
Ст. 6 |
300…310 |
600…720 |
11…16 |
Таблица 3
Допускаемые напряжения для сварных швов при постоянных нагрузках, В
|
Вид напряжения |
Марки электрода |
Автоматическая сварка под слоем флюса |
||
|
Э34 |
Э42 |
Э42А |
||
|
0,75 |
0,80 |
0,90 |
0,90 |
|
|
0,60 |
0,90 |
|||
|
0,50 |
0,60 |
0,65 |
0,70 |
Для решения задачи необходимо:
а) определить конструкцию сварного соединения.
Определяют тип соединения и вид шва. При расчете принимают, что действующие усилия и напряжения распределяются равномерно по длине шва.
Вычерчивают схему сварного соединения согласно рисунку в эскизном порядке в масштабе с соблюдением госстандартов;
б) выбрать основные параметры уголка.
Для расчета выбирают по сортаменту размеры заданного уголка и записывают в табл. 1;
в) определить расчетную нагрузку и допускаемое напряжение.
Расчетную нагрузку Q[Н] определяют по площади сечения уголка и допускаемому напряжению на разрыв для заданной марки стали уголка (табл.2). Запас прочности принимают равным 1,5…2,0;
г) определить длину фланговых швов.
Вопросы для самопроверки по разд. 1
1. Что называется сварным швом?
2. Какие виды сварки получили распространение в промышленности?
3. Как выполняется электродуговая сварка?
4. В чем сущность электрошлаковой и газовой сварок?
5. Укажите типы сварных швов.
6. Как рассчитывают стыковые сварные швы?
7. Как рассчитывают угловые сварные швы: лобовые, фланговые, комбинированные?
8. Как рассчитывают сварной шов, подверженный действию изгибающего момента?
9. Как рассчитывают сварные соединения, испытывающие действие крутящего момента?
10. Как рассчитывают сварные швы при переменных нагрузках?
11. Как рассчитывают сварные швы соединений, работающих на сложное сопротивление?
12. Какие преимущества имеют сварные конструкции по сравнению с клепаными, литыми и коваными?
13. Каковы достижения СССР в области сварных конструкций?
2. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
2.1.
2.2. Задача № 2. Рассчитать болты, крепящие кронштейн металлической колонки (рис. 7). Сила Q действует под углом α. Нагрузка статическая. Материал болтов – Ст. 3. Коэффициент трения между стеной и кронштейном f = 0,3. (Данные к задаче № 2 приведены в табл. 5, 6.)
Решение. Раскладываем силу Q на составляющие S и N. Действие этих составляющих заменяем действием сил S и N приложенных в центре стыка, и действием момента M = S·L - N·C, N и М раскрывают стык, a S сдвигает детали. Возможность раскрытия стыка и сдвига деталей устраняют затяжкой с силой Pзат.
а) Определяем составляющие нагрузки:
Рис. 7
б) Определяем силу затяжки по условию нераскрытия стыка. Для приложения нагрузки Q затяжка образует в стыке напряжения смятия 
, которые приближенно равномерно по стыку, где Z - число болтов; 
; 
здесь Fст = a · b - площадь стыка, которую оценивают приближенно без учета отверстий под болты; 
- момент сопротивления изгибу, который определяют для площади стыка. По условию нераскрытия стыка, принимая коэффициент запаса K = 1,5; σзат = 1,5 · (σN + σM).
Необходимая сила затяжки болтов 
.
Таблица 6
в) проверяем Pзат по условию отсутствия сдвига кронштейна силой S, приняв f = 0,3 и K =1,3.
В соединениях, не имеющих разгрузочного устройства от сдвига деталей, сила S уравновешивается силами трения в стыке. Детали не будут сдвигаться, если трения в стыке F>S или (Pзат · z ± N) и затяжку можно считать достаточной;
г) определяем расчетную нагрузку и диаметр болта.
Внешняя нагрузка, приходящаяся на один болт от силы N, 
. Внешняя нагрузка от момента 
где i - число болтов в поперечном ряду; n - число поперечных рядов с одной стороны от оси поворотов. Суммарная нагрузка Р = PM + PN .
Растягивающая нагрузка РP = Pзат + λ· P, где λ = (0,2 - 0,3) - коэффициент внешней нагрузки (учитывает ту долю нагрузки Р, которая приходится на болт).
Коэффициент Д определяется по условию равенства дополнительных деформаций болта и деталей (условие совместности деформаций). По табл. 6 принимаем болты.
Вопросы для самопроверки по разд. 2
1. Какие различают типы резьбы по назначению и геометрической форме и какие из них являются стандартными?
2. Какие существуют виды резьбы по числу ее заходов и направлению наклона витков и где они применяются?
3. Почему для болтов применяется треугольная резьба?
4. Какие различают виды метрической резьбы?
5. Почему метрическая резьба с крупным шагом имеет преимущественное применение?
6. Когда применяются резьбы с мелкими шагами, прямоугольная, т-рапециедальная, упорная и круглая?
7. Как рассчитывается резьба?
8. Какие различают болты и винты по форме головок и какие из них нормализованы госстандартами?
9. Какие различают болты, винты и шпильки по назначению и конструкции?
10. Какие различают гайки, шайбы и гаечные замки по конструкции и какие из них нормализованы госстандартами?
11. Из какого материала выполняются болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и гаечные замки?
12. Какие устройства применяются для разгрузки болта от действующей поперечной силы?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гальперин М. И., Домбровский Н. Г. Строительные машины. - М.: Высш. шк., 1980. - 343 с.
2. Иванов М. Н. Детали машин. - М.: Высш. шк., 1976. - 398 с.
3. Заблонский К. И. Детали машин. - К.: Выща шк., 1985. - 385 с.
