Детали машин Расчет резьбовых соединений на прочность 20102011 Составитель-
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
Волгоградский индустриальный техникум
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Методические указания к практической работе №1
По курсу «Детали машин»
Расчет резьбовых соединений на прочность
2010-2011
Составитель: Попова Т.В., преподаватель
Методические указания разработаны к теме урока «Разъемные соединения» и рекомендованы для использования студентами и преподавателями дисциплины «Техническая механика» на практических занятиях
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании цикловой комиссии общетехнических дисциплин
Председатель ЦК Попова Т.В.
СОДЕРЖАНИЕ
- Практическая работа 4
- Задания 4
- Примеры расчета 9
- Приложения 13
- Контрольные вопросы 14
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Цель работы: Познакомиться с конструктивными элементами резьбовых соединений и научиться рассчитывать резьбовые соединения
Порядок выполнения практической работы:
- Из таблицы 1 в соответствии с номером варианта выбираются номера задач для практической работы.
- Условия задач представлены ниже таблицы
- Перед решением задач следует определить к какому из 4 случаев относится условие задачи
- Последовательность решения приводится в примерах расчета
ЗАДАНИЯ
|
№вар |
№№задач |
№вар |
№№ задач |
№вар |
№№ задач |
|
1 |
1,2,3,4 |
12 |
4,6,9,12, |
23 |
3,12,17,23 |
|
2 |
2,6,8,24 |
13 |
3,5,9,11 |
24 |
5,17,19,22 |
|
3 |
1,2,10,20 |
14 |
9,13,15,22 |
25 |
6,10,15,17, |
|
4 |
1,6,8,15 |
15 |
8,9,16,20 |
26 |
2,14,17,20 |
|
5 |
1,5,6,14 |
16 |
3,9,14,15 |
27 |
3,5,13,24 |
|
6 |
6,11,12,24 |
17 |
2,9,19,22 |
28 |
8,16,17,22 |
|
7 |
7,13,15,22 |
18 |
4,12,21,20 |
29 |
2,18,19,20 |
|
8 |
4,6,7,12 |
19 |
2,6,10,21, |
30 |
3,12,18,23 |
|
9 |
7,8,15,20 |
20 |
3,5, 13,24 |
31 |
5,10,18,22 |
|
10 |
6,7,10,16 |
21 |
12,14,21,22 |
32 |
11,15,18,20 |
|
11 |
5,7,11,22 |
22 |
16,19,20,21 |
33 |
3,13,16,18, |
УСЛОВИЯ ЗАДАЧ
Задача 1
Рассчитать диаметр болта (болт предварительно затянут) для соединения двух деталей из чугуна с упругой прокладкой из резины, если максимальная осевая сила растяжки Fmax=12кH, число болтов z=4, материал болтов сталь 4.6 класса прочности. Нагрузка постоянная. []т=400МПа. 6мм<d<16мм
Задача 2
Три детали соединяются двумя болтами из Ст.5, коэффициент трения f=0,15, материал болтов 5.6 класса прочности. Действует постоянная поперечная сила F=3kH. []т=500МПа. 16мм<d<32мм.
Задача 3
Рассчитать диаметр болта d0 -диаметр отверстия болтового соединения без зазора, соединяющего две детали двумя болтами под действием поперечной силы F=12kH. Сталь болтов соответствует 4.6 классу прочности. []т=400МПа.
Задача 4.
Определить диаметр болта, соединяющего две детали без приложения нагрузок, если Fзат=10KH. Сталь болтов соответствует 4.6 классу прочности. []т=400МПа. 16мм<d<30мм.
Задача5
Определить требуемый диаметр болта из Ст. 3 для соединения двух пластин исходя из условия, что при коэффициенте трения f=0,18 сдвигающая сила F=3,4kH. Затяжка болта неконтролируемая. []т=250МПа.
Задача 6
Определить диаметр болтов d0, устанавливаемых без зазора в отверстие из-под развертки для двух пластин, если число болтов z=3, []cp=50 МПа, F=15kH.
Задача 7
Крышка цилиндрического резервуара прикреплена к его фланцу 16 болтами из Ст.З. Определить диаметр болтов, если избыточное давление газа в резервуаре р=2,5Ч10-6 н/м2. Между фланцами и крышкой резервуара имеется асбестовая прокладка. Диаметр резервуара 250 мм.
Задача 8
Рассчитать болт грузовой скобы воспринимающей максимальную нагрузку F=20kH. Материал болта Ст.3.
[]т=250МПа.
Задача 9
Подобрать диаметр болтов для крепления крышки к цилиндру высокого давления судовой паровой машины с прокладкой из резины, число болтов z =16, диаметр крышки D=690 мм, []т=290МПа, наибольшее давление пара в цилиндре рmах=1,32н/мм2
Задача 10
Болты установлены в отверстия из-под развертки. Число болтов z=16. Болты соединяют две детали. Определить диаметр отверстия, если []cp=50 МПа, поперечная сила, действующая на соединение F=15kH
Задача11
Рассчитать номинальный диаметр резьбы хвостовика крюка грузоподъемного крана, если нагрузка F=40kH, крюк изготовлен из ст З, []т=240МПа
Задача 12
Рассчитать диаметр болта для соединения трех пластин, если поперечная сила действующая на соединение F=3 кН, коэффициент трения f=0,2, затяжка неконтролируемая []т = 240МПа
Задача 13.
Рассчитать винты крепления корпуса длиннофокусного микроскопа к станине экспериментальной установки Число винтов z = 4. По техническим условиям для нормальной работы микроскопа необходимо создать силу прижатия F = 0,8 кН. Материал винтов — сталь Ст З, затяжка неконтролируемая.
Задача 14.
Рассчитать болты крепления рамы основания привода цепного конвейера. Максимальная сила на болт F=12 кН. Материал болтов сталь Ст З, затяжка неконтролируемая, коэффициент запаса прочности принять минимальным.
Задача 15.
Рассчитать болты крепления венца зубчатого колеса с колесным центром (рис. 1); диаметр окружности центров болтов Do = 300 мм, вращающий момент, передаваемый червячным колесом М = 9 кНм (М = F Ч D0/2), коэффициент трения между венцом и центром f = 0,08, материал болтов — сталь 20. Число болтов z = 8.
Рис. 1. Болтовое соединение венца зубчатого колеса с центром:
1 — вал; 2 — центр колеса; 3 — болт; 4 - венец колеса
Задача 16.
Рассчитать болт соединения ухо - серьга (рис. 2), используемого для крепления троса подвески контактной сети. Сила, действующая на соединение, F = 3 кН, серьга податливая (легко деформируется силой затяжки болта). Материал болта — сталь 10, коэффициент трения между ухом и серьгой f= 0,2, затяжка неконтролируемая.
Рис. 2. Болтовое соединение подвески контактной сети:
1 — ухо; 2 — серьга
Задача 17
Подобрать диаметр болтов крепления днища автоклава. Внутренний диаметр прокладки D= 520 мм, рабочее давление в автоклаве р =4Н/мм2, число болтов z = 36. Болты выполнены из стали Ст З, коэффициент внешней нагрузки = 0,5 (прокладка податливая из резины); затяжка неконтролируемая.
Задача 18.
Выполнить проверочный расчет болтов фланцевого соединения находящегося под действием переменной осевой нагрузки F = 90 кН. Число болтов z = 24; затяжка неконтролируемая; материал болтов — сталь 20, материал прокладки – асбест.
Задача 19
Рассчитать винты кольца крепления стекла в смотровом окне вакуум – камеры. Общее усилие прижатия кольца должно составлять F=8кН, число винтов z=6, материал винтов - сталь 45.
Задача 20
Рассчитать болты дисковой муфты, устанавливаемые в отверстия без зазора, если передаваемая муфтой мощность Р = 40 кВт (Р = М Ч), частота вращения соединяемых муфтой валов n=300об/мин (n = 30Ч), болты расположены по диаметру D0 = 240 мм и число болтов z=4. Условия приложения нагрузки считать статическими.
Вращающий момент М = FD0/2.
Задача 21
Рассчитать болты фланцевого соединения водопроводных труб, находящихся под постоянным давлением р = 2 Н/мм2, прокладка тонкая из паронита диаметром D0 = 240 мм, число болтов z=6.
Задача 22
Определить требуемый диаметр болтов do, устанавливаемых в отверстие из-под развертки, если число болтов z=3, []ср = 50 МПа, F = 15 кН
Задача 23
Определить диаметр резьбы болта хвостовика грузоподъемного устройства, нагруженного силой F = 30 кН, изготовленного из стали Ст3
Задача 24
Рассчитать болты, соединяющие крышку с цилиндрическим сосудом для сжатого воздуха при следующих данных: давление сжатого воздуха в цилиндре р=0,5 Н/мм2., внутренний диаметр цилиндра D = 450 мм, число болтов z = 16, материал болтов сталь 20, прокладка из резины.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
Случай 1
Болт затянут силой F0, внешняя нагрузка отсутствует
Задача 1
Винтовая стяжка имеет правую и левую метрическую резьбу с крупным шагом. Определить диаметр резьбы, если максимальная осевая нагрузка F=20 кН. Материал винтов класса прочности 4.6. Нагрузка постоянная.
Решение:
1. Для резьбового соединения с неконтролируемой затяжкой по таблице 2 принимаем [n]=3 в предположении, что наружный диаметр резьбы d находится в интервале 16...30 мм. По таблице 3 определяем []т=240 МПа
Допускаемое напряжение []р=[]т/[n]=240/З МПа=80 МПа
- Расчетная нагрузка
Fрасч=1,3F=1,3Ч20кН=26кН
З.Расчетный диаметр резьбы винтов
По таблице 4 принимаем резьбу М24 с шагом р=3мм, для которой
dp=d-0,94p=24-0,94Ч 3=21,18мм >20,1мм.
Резьба М24 пригодна
Случай 2
Болтовое соединение нагружено поперечной силой F
Задача 2
Три стальные полосы растянуты силой F=2,8kH, крепятся с помощью двух болтов, материал болтов класса прочности 4.6. Нагрузка постоянная.
Решение:
1. Для болтового соединения с неконтролируемой затяжкой по таблице 2 принимаем [n]=3, в предположении, что наружный диаметр резьбы находится в интервале 16...30 мм. По таблице 3 определяем []т=240МПа
Допускаемое напряжение
[]р= []т/[n]=240/3 МПа=80 МПа
2.Принимаем коэффициент запаса по сдвигу листов К=1,6 (коэффициент запаса по сдвигу К=1,4...2) и коэффициент трения f=0,16, (для стальных и чугунных поверхностей f=0,15...0,20), i - число стыков, z - число болтов
Необходимая сила затяжки болтов: F0=FK/fЧiЧz=2,8Ч1,6/0,16Ч2Ч2 =7 кН
3. Расчетная сила затяжки болта
FPасч=l,3F=l,3Ч7 кН=9,1кН
4.Расчетный диаметр резьбы
По таблице 4 принимаем резьбу М16 с шагом р=2 мм, для которой
dp=d-0,94p=16-0,94Ч2=14,12мм >13,15мм.
Резьба М16 пригодна
Случай З
Болтовое соединение повышенной точности для отверстий из-под развертки (без зазора)
Задача 3
Определить диаметр болта d0 - диаметр отверстия болтового соединения без зазора, для соединения двух деталей двумя болтами под действием поперечной силы F=10kH. Сталь болтов соответствует 5.6 классу прочности. []т=300МПа
Решение
- Допускаемое касательное напряжение на срез стержня болта
[]ср=(0,2 - 0,3) []т=0,25Ч300=75 МПа
- Диаметр стержня болта d0
где i - число стыков, z - число болтов
Резьба М10 пригодна
Случай 4
Болтовое соединение предварительно затянуто при сборке и нагружено внешней осевой растягивающей силой. В соединении используется прокладка из упругого материала.
Задача 4
Определить диаметр резьбы болтов крепящих крышку резервуара, если максимальная сила давления газа на крышку Fmax=38 кН, число болтов z=12, материал болтов - сталь класса прочности 5.6, материал прокладок - асбест
Решение
1. Для резьбового соединения с неконтролируемой затяжкой по таблице 2 принимаем [n]=4,5 в предположении, что наружный диаметр резьбы находится в интервале 6... 16 мм, по таблице 3 []т=300МПа
Допускаемое напряжение []р=[]т/[n]=300/4,5МПа=66,7МПа
2. Расчетная нагрузка Fpacч=Fmax/z=38/12 кН=3,18 кН
где z – число болтов
З.Для герметичности соединения болты ставятся с предварительной затяжкой при сборке. Учитывая упругую асбестовую прокладку в соединении, принимаем =0,45. При постоянной нагрузке Кзат=1,75.
При приближенных расчетах принимают: для соединений стальных и чугунных деталей без упругих прокладок =0,2 - 0,3
Для соединений стальных и чугунных деталей с упругими прокладками (асбест, паронит, резина и др.) =0,4 - 0,5
Кзат- коэффициент запаса предварительной затяжки:
При постоянной нагрузке Кзат=1,25 - 2
При переменной нагрузке Кзат=2 - 4
4.Сила предварительной затяжки
F0=Kзат(1 -)F = 1,75Ч(1 - 0,45)Ч 3,18 =3,06 кН
5.Расчетная сила
Fpacч=l,3F0 + F = (1,3Ч 3,06 + 0,45Ч3,18)кН =5,4 кН
- Расчетный диаметр резьбы болта
По таблице 4 принимаем резьбу М12 с шагом р=1,75, для которой
dp=d - 0,94p=12 - 0,94Чl,75=10,35мм >10,2мм
Резьба М12 пригодна
ПРИЛОЖЕНИЯ
Значения требуемого коэффициента запаса прочности [n] при расчёте болтов с неконтролируемой затяжкой
Таблица 2
|
Сталь |
Постоянная нагрузка |
Переменная нагрузка |
||||
|
Диаметр резьбы d, мм |
||||||
|
6...16 |
16...30 |
30...60 |
6...16 |
16...30 |
30...60 |
|
|
Углеродистая |
5...4 |
4...2,5 |
2,51...1,6 |
10...6,5 |
6,5 |
6,5...5 |
|
Легированная |
6,6..5 |
5 3,3 |
3,3 |
7,5...5 |
5 |
5...4 |
Классы прочности и механические свойства болтов из углеродистых и легированных сталей
Таблица 3
|
Класс прочности |
Предел текучести []T, МПа |
Марка стали |
|
|
Болта |
Гайки |
||
|
3,6 |
200 |
СтЗ |
СтЗ |
|
3,6 |
200 |
10 |
СтЗ |
|
4,6 |
240 |
20 |
СтЗ |
|
5,6 |
300 |
30;35,45 |
10 |
Резьба метрическая (мм)
Таблица 4
|
Номинальный |
Резьба с крупным шагом |
Резьба с мелким шагом |
||
|
диаметр резьбы |
Шаг резьбы р |
Средний диаметр d2 |
Шаг резьбы р |
Средний диаметр d2 |
|
6(7) |
1 |
5,35(6,35) |
0,75 |
5,35(6,35) |
|
8(9) |
1,25 |
7,188(8,188) |
1,25 |
9,188 |
|
10 |
1,5 |
9,026 |
1,25 |
9,188 |
|
11 |
1,5 |
10,026 |
1,25 |
10,861 |
|
12 |
1,75 |
10,863 |
1,25 |
11,188 |
|
14 |
2 |
12,701 |
1,25 |
13,565 |
|
16 |
2 |
14,701 |
1,5 |
15,026 |
|
18 |
2,5 |
16,376 |
2 |
17,026 |
|
20 |
2,5 |
18,376 |
1,5 |
19,026 |
|
22 |
2,5 |
20,376 |
2 |
21,043 |
|
24 |
3 |
22,051 |
2 |
22,701 |
|
27 |
3 |
25,051 |
2 |
25,688 |
|
30 |
3,5 |
27,727 |
2 |
28,988 |
|
33 |
3,5 |
30,727 |
2 |
31,633 |
|
36 |
4 |
33,402 |
3 |
34,544 |
|
39(40) |
4 |
36,402 |
3 |
36,402 |
|
42 |
4,5 |
39,077 |
4 |
39,077 |
Контрольные вопросы:
- Назовите основные параметры резьбы
- Классификация резьбы
- Какой тип резьбы применяют на болтах?
- По каким видам деформации производится проверка на прочность?
- Для чего нужен средний диаметр резьбы и как он обозначается?
- Из каких элементов состоит болтовое соединение?
- Какие случаи действия нагрузок на резьбовые соединения рассматривает курс «Детали машин»?
- Какие напряжения должны учитываться в каждом случае?
- Приведите примеры использования резьбовых соединений
- Чему равен диаметр отверстия в болтовом соединении без зазора?
- Как выбрать коэффициент запаса прочности?
- Как подобрать размер резьбы по среднему диаметру?
- Какие материалы используют для прокладок?
- как обозначается коэффициент трения?
- Как определить допускаемое напряжение, если известен материал конструкции?
- Чему равно количество стыков, если соединяются три пластины?
- Нужно ли учитывать количество болтов при расчетах?
PAGE 12
2. Реферат Нормы кормления и рационы для быков производителей План 1
3. национальный интерес
4. Румыния4 11 Географическое положение4 1
5. Определение. Стадии болезни
6. тема налогового регулирования промышленного развития Вьетнама- Диссертация на соискание ученой степени кан
7. Гемофилия А клиника диагностика лечение
8. only bed без питания
9. Экология города Октябрьского
10. Дальневосточная политика России в 1993-1996 годах
11. Вариант2 Вопрос1 - Мировоззренческая позиция игнорирующая объективный подход к действительности это.html
12. Именно он выступает в качестве ключевого ее звена
13. Двенадцать стульев и Мастер и Маргарита
14. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Макіїв
15. Задание Кто этот человек 1
16. Пособие по истории зарубежной литературы для первого курса лучше всего Лосева или ТахоГоди это фамилия его
17. улучшение твердость ~ НВ 245
18. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук Київ ~ 2002 Дисертац
19. Статья- Повышение эффективности изготовления деталей машин с использованием комбинированного лезвийного инструмента
20. Тема 5 ИНФЛЯЦИЯ И ДЕНЕЖНЫЕ РЕФОРМЫ 5