Машиностроение \ Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования. Часть 1: Методические указания по решению задач (Разделы «Основы расчетов на прочность деталей машин» и «Соединения»), страница 3

Ответ. Расчетные напряжения в сварном шве t = 23 МПа меньше допускаемых напряжений [t] = 73 МПа. Прочность сварного шва обеспечена.

        2.7. Уголок 1 приварен к листу 2 двумя угловыми швами с катетом k= 5 мм     . Нагрузка – постоянная сила F = 30 кН. Линия действия силы F проходит через центр тяжести сечения уголка.

     Определить минимальные значения длин швов l1 и l2 из условия их равнопрочности, если размеры e1 = 15,2 мм,          e2 = 40,8 мм, допускаемое напряжение среза для сварного шва [t’] = 100 МПа.

Ответ. Минимальная длина сварных швов l1 = 63 , l2 = 23 мм.

        2.8. Прямозубое зубчатое колесо 1 закреплено на валу 2 с помощью штифтового соединения. Вращающий момент на колесе T = 300 Нм.

     Определить коэффициент запаса прочности соединения s, если известно, что диаметр вала d = 40 мм, диаметр цилиндрического штифта 3 dШТ = 10 мм, предел текучести материала штифта τТ = 160 МПа.

Ответ. s = 1,68.

        2.9. Косозубое зубчатое колесо 1 установлено на вал 2 по посадке с гарантированным натягом. Вращающий момент на колесе T = 1000 Нм, осевая сила Fx = 2000 Н.

 

     Определить коэффициент запаса по сцеплению k, если известно, что  давление p на поверхности контакта может меняться в зависимости от реализуемого натяга – от 15 до 20 МПа,  коэффициент трения f в зависимости от состояния поверхностей от 0,10 до 0,12, длина и диаметр ступицы l = 70мм, d = 63 мм.

Решение. Условие работоспособности соединения с гарантированным натягом по сцеплению

, где

        k – коэффициент запаса по сцеплению;

        FТР – сила трения;

        F – сдвигающая сила.

        Величину сдвигающей силы Fнаходят как геометрическую сумму внешних сил, отнесенных к поверхности контакта.

.

        Здесь  – окружная сила.

Н;

Н.

        Минимальное значение коэффициента запаса по сцеплению рассчитывают по минимальной величине силы трения

.

Н.

.

        Ответ. k = 3,1.

        2.10. На схеме посадки с гарантированным натягом приведены поля допусков вала и втулки.

     Диаметр вала d= 50 мм. Коэффициент линейного расширения материала втулки a2 = 12×10-6 1/град. Температура вала t1 = 20o С.

    Определить минимальную температуру нагрева втулки t2 при условии, что зазор d при сборке должен быть не менее 5 мкм.

Ответ. t2 = 120o С.

        2.11. Фланцевая муфта соединяет два вала диаметром d= 50 мм.

Длина ступицы каждой полумуфты L= 63 мм. Для одной полумуфты выполнено шпоночное соединение с валом, для другой соединение с гарантированным натягом. Размеры призматической шпонки со скругленными торцами b= 14 мм, h= 9 мм, l= 50 мм.

Определить минимальное давление p в соединении с гарантированным натягом из условия равнопрочности с соединением вал-ступица.

     Принять допускаемое напряжение смятия [sСМ] = 120 МПа, допускаемый коэффициент запаса по сцеплению [k] = 1,6, минимальное значение коэффициента трения  f = 0,1.

     При расчете шпоночного соединения на смятие натягом в соединении можно пренебречь.

Ответ. p = 24,6 МПа.

2.12. Винтовая стяжка имеет правую и левую резьбу M30x1,5, средний диаметр резьбы d2 = 29,026 мм, коэффициент трения в резьбе f = 0,2.

     Определить момент на ключе TКЛ, приложенный к винтовой стяжке, для создания усилия F= 30 кН.

Ответ. TКЛ = 166 Нм.

2.13. Болт с эксцентричной головкой имеет резьбу М20x2,5 (внутренний диаметр резьбы d1 = 17,294 мм).

     Определить величину нормальных напряжений в стержне болта при его затяжке, если осевое усилие затяжки  F0 = 5 кН, эксцентриситет e = d.

Ответ. s = 214 МПа.

Скачать файл