Детали машин и основы конструирования. Часть 1: Методические указания по решению задач (Разделы «Основы расчетов на прочность деталей машин» и «Соединения»), страница 2

, где

        A_СМ – расчетная площадь поверхности смятия.

.

 мм².

 МПа.

        Проверка листа, ослабленного отверстиями под заклепки, на прочность при растяжении

.

        Здесь A_Р – площадь опасного сечения листа.

.

 мм².

 МПа.

Ответ. Прочность заклепочного соединения обеспечена.

        2.2. Диск 1 звездочки цепной передачи закреплен на фланце 2 с помощью заклепочного соединения. Определить минимальное количество заклепок n, если вращающий момент на звездочке T =1000 Нм, диаметр D = 63 мм, толщина соединяемых деталей d = 5 мм, диаметр заклепок d = 10 мм.

Материал деталей и заклепок конструкционная сталь (допускаемые напряжения среза [tСР] = 140 МПа, смятия [sСМ] = 320 МПа).

Ответ.n = 3.

        2.3. Кронштейн 1 приварен к стойке 2 двумя угловыми швами.

Определить катет сварных швов, если нагрузка – постоянная сила F= 13 кН, длина швов l= 90 мм, размеры a = 100 мм, b = 200 мм, допускаемые напряжения материала свариваемых деталей    [sР] = 160 МПа, коэффициент прочности сварного шва          j = 0,6.

Решение. Катет сварных швов k находим из условия

, где

        t_max – максимальные напряжения в сварном шве;

        [t’] – допускаемые напряжения сварного шва.

.

 МПа.

Для определения максимальных напряжений в сварном шве t_max необходимо разработать расчетную схему (см. рис.).

Внешнюю нагрузку – силу Fприводим к центру тяжести сварного соединения.

        Вращающий момент T от действия силы F, приложенный к центру тяжести сварного соединения,

.

 Н·мм.

Так как длина l швов меньше расстояния a между ними, то можно использовать приближенный метод определения напряжений в сварных швах от действия момента T по формуле , где . Тогда .

При выводе формулы условно полагают, что напряжения t_T направлены вдоль швов и распределены по длине швов равномерно.

Напряжения от действия силы F

.

        В приведенных выше формулах выражение 0,7k×lхарактеризует площадь расчетного сечения одного шва.

Максимальные напряжения для наиболее нагруженного сварного шва равны в общем случае геометрической сумме напряжений t_Tи t_F.

.

В частном случае для рассматриваемого примера

, тогда

.

Ответ. k ³7 мм.

2.4. Косынка 1 приварена к пластине 2 тремя угловыми швами с катетом k= 5 мм. Проверить сварные швы на прочность, если нагрузка – постоянная сила F = 70 кН, длина фланговых швов l_Ф = 90 мм, лобового шва l_Л = 60 мм.

Механические характеристики материала свариваемых деталей sТ = 250 МПа, sВ = 420 МПа, допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 2,0, коэффициент прочности сварного шва j = 0,6.

Ответ. Расчетные напряжения в сварных швах t = 83 МПа больше допускаемых напряжений [t] = 75 МПа. Прочность сварных швов не обеспечена.

        2.5. Кронштейн состоит из косынки 1 и основания 2, соединенных  двумя сварными угловыми швами с катетом k= 6 мм.

Проверить сварные швы на прочность, если нагрузка – постоянная сила F= 25 кН, длина швов l= 120 мм, размер a = 20 мм, допускаемые напряжения материала свариваемых деталей [sР] = 160 МПа, коэффициент прочности сварного шва j = 0,65.

Ответ. Расчетные напряжения в сварных швах t = 56 МПа меньше допускаемых напряжений [t] = 104 МПа. Прочность сварных швов обеспечена.

2.6. Труба 1 приварена к стенке 2 угловым швом с катетом k= 7 мм.

Проверить на прочность сварной шов, если нагрузка статическая (вращающий момент T = 1000 Нм, сила F = 30 кН), диаметр трубы d = 100 мм, предел текучести материала свариваемых деталей σТ = 220 МПа, коэффициент прочности сварного шва j = 0,6 допускаемый коэффициент запаса прочности [s] = 1,8.