Расчет клина одностороннего. Расчет клинового соединения

Приводим значения соответственно  варианту(х1,2):

1)  кН;

     мм;

   

Материал болтов- сталь35, материал стоек – Ст3сп.

2) Клин- односторонний;

Материал клина, стержня и втулки – Ст45сп

F=340·1.2=408кН.

S=(0.25…0.30)d

h ≥ 2.5S

Задание 1

Рисунок 1.

I.1.Определяем нагрузки:

   Преобразуем силы  в равнодействующую силу F.Силу F разложим на две составляющие(рис1):

а) горизонтальную составляющую -силу F₁;
б) вертикальную составляющую -силу F₂ .

   Находим эти силы:

   Находим момент, образуемый этими силами:

Н۰мм,

где мм;

      мм.

2. Расчет по условию нераскрытия стыка:

   Напряжения смятия, образуемые в стыке:

,

где Аст - площадь стыка, z- число болтов.

   Сила F₂  растягивает болты и уменьшает на

МПа,

 где мм- ширина стыковой поверхности;

        мм-длина  стыковой поверхности.

3.Находим напряжение, которое образует момент

 МПа

где -момент сопротивления изгибу, который определяют для площади стыка.

   Находим МПа,

где К=1,5 –коэффициент по нераскрытию стыка.

   Находим силу затяжки.Принимаем z=6.

Н

4. Расчет по условию отсутствия сдвига деталей в стыке

  ,

где   =2-коэффициент трения в стыке сталь по стали.

=0,15-коефициент запаса .

   Отсюда следует, что F_зат=52324Н. 

   Из двух сил в дальнейших  расчетах будим использовать большую силу затяжки.

5.Определяем диаметры  болтов

,

где принимаем по конструкторским соображениям МПа ,следовательно

= МПа.

мм

   Выбираем по большему ближайшему значению внутреннего диаметра(ГОСТ 9150-59) d₁=24,035 мм  , получаем Болт М30.

II. Проверка прочности сварного соединения.

   Условие прочности на срез

,

где к=6 – катет шва(принимаем по конструкторским соображениям ).

Сварку выберем ручную электродом Э42, тогда .Для стали Ст3сп .

МПа.

МПа.

31,88МПа<100МПа

Условие прочности выполняется.

Задание 2

Расчет клинового соединения.

I. Определяем размеры клина.

1.Определяем диаметр стержня d:

   Из условия прочности  стержня  на растяжение

,

где  А_р=.

   Подставляем и выводим формулу для нахождения диаметра вала:

   Предел прочности на растяжение находим по формуле:

.

   По Л1. табл.1,1 стр.52 определяем предел текучести для стали 45 σ_Т=360МПа.

Следовательно

МПа.

   Определяем диаметр стержня:

мм.

   Определяем размеры клина h:S;

S=0,25d=0.25∙38 ≈10мм;

h=2,5S=2,5∙10=25мм.

II. Выполняем проверочный расчет.

1. Определяем напряжение на смятие:

,

где А_см- площодь смятия;

        - допустимое напряжение на смятие,  =100-120МПа.

   Определим площадь смятия по формуле:

А_см=Sd.

   Подставим значение площади и определим предельную прочность на смятие:

.

   В данном случае , при этом конструкция не может работать. По конструктивным соображениям принимаем диаметр стержня d=140мм.

   Ширина клина будит равна:

S=0.25d=0.25·140=35мм.

Подставим и определим напряжение возникающее во время сятия:

Условие прочности выполняется.

83МПа<120МПа.

2. Определяем напряжение на срез:

,

где А_ср- площодь среза;

  - допустимое напряжение на смятие,  =100МПа.

   Определим площадь среза по формуле:

А_ср=2Sh,

где h– длина клина, h=2,5∙S=2,5∙35=87,5мм.

   Подставим значение площади и определим предельную прочность на срез:

67МПа<100МПа.

Условие прочности выполняется.

Литература

1. Иванов М.Н. Детали машин.Учебн.для студентов высш. техн. учеб. заведений. 5-е издание пере раб.-М.:высш.шк.1991-383с.

2. Курсовое проектирование деталей машин:Учебн.пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/С.А.Чернавский и др.-3-е изд., перераб. и доп.-М:Машиностроение,1987-416с.