Варламова-Тибанов - Соединения (Л.П. Варламова, В.П. Титбанов - Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу "Соединения"), страница 4

Ïîýòîìó îïòèìàëüíûì áóäåò òàêîå ðàñïîëîæåíèå áîëSy iá 2òîâ, ïðè êîòîðîì áóäåò íàèáîëüøèì çíà÷åíèå îòíîøåíèÿ.y maxáÍåìåòàëëè÷åñêîå îñíîâàíèå ïðîâåðÿþò ïî óñëîâèþ ïðî÷íîñòèíà ñìÿòèås maxñò £ [s]ñì ,(3.10)ãäå s maxñò – ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ñæàòèÿ íà ñòûêå ïîñëå ïðèëîæåíèÿ âíåøíåé íàãðóçêè (ñì. ðèñ.

3.6); [s]ñì – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ (òàáë. 3.5).3.4. Ãðóïïîâîå ðåçüáîâîå ñîåäèíåíèå, íàãðóæåííîå â ïëîñêîñòèñòûêàè â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêóÍåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü: 1) íåðàñêðûòèå ñòûêà (ñì. (3.6)); 2) íåñäâèãàåìîñòü (ñì. (3.1)); 3) ïðî÷íîñòü áîëòîâ (ñì. (3.9)); 4) ïðî÷íîñòüîñíîâàíèÿ (ñì. (3.10)), åñëè îíî íåìåòàëëè÷åñêîå.Ðàñ÷åò áîëòîâ íà ïðî÷íîñòü âåäóò ïî áîëüøåé èç äâóõ ñèë çàòÿæêè, íàéäåííûõ èç óñëîâèÿ íåðàñêðûòèÿ è íåñäâèãàåìîñòè.3.5. Ïðèìåð âûáîðà îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà ðàñïîëîæåíèÿ áîëòîâíà êîëüöåâîì ñòûêåÑòîéêó 1 (ðèñ. 3.7) íàñòîëüíîãî ñâåðëèëüíîãî ñòàíêà ñ ïîìîùüþôëàíöà 2 êðåïÿò øåñòüþ áîëòàìè 3 ê îñíîâàíèþ 4.

Íà ñâåðëî äåéñò23Ðèñ. 3.7âóåò ñèëà ðåçàíèÿ Fðåç. Îïðåäåëèòü îïòèìàëüíûé âàðèàíò ðàñïîëîæåíèÿ áîëòîâ íà ðàäèóñå R ñòûêà.Ðåøåíèå. Ñèëà ðåçàíèÿ Fðåç ñîçäàåò îïðîêèäûâàþùèé ìîìåíòM = Fðåç × L . Îïòèìàëüíî òàêîå ðàñïîëîæåíèå áîëòîâ, ïðè êîòîðîì áóäåò íàèáîëüøèì îòíîøåíèå (ñì.

ïîäðàçä. 3.3)iåyy i2á.maxáÏðè ðàâíîìåðíîì ðàñïîëîæåíèè áîëòîâ ïî ñòûêó ðàññìîòðèìäâà âîçìîæíûõ âàðèàíòà èõ ïîñòàíîâêè (ðèñ. 3.8). âàðèàíòå a (ñì. ðèñ. 3.8) äâà áîëòà èìåþò ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå äî îñè x y1á = ymax á = R, ó îñòàëüíûõ ÷åòûðåõ áîëòîâ ðàññòîÿíèå y2á = R × sin 30° = 0,5R .

Òîãäàiåy24y12ámaxá=2 R 2 + 4 ( 0,5R ) 2= 3R .RÐèñ. 3.8 âàðèàíòå á ÷åòûðå áîëòà óäàëåíû îò íåéòðàëüíîé îñè íà ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå y1á = ymax á = R sin 60° = 0,867 R, à äâà äðóãèõíà y2á = 0. Ñëåäîâàòåëüíî,iåyy i2ámaxá=4 ( 0,867R ) 2= 3,464 R .0,867RÂûâîä: îïòèìàëüíûì ÿâëÿåòñÿ âàðèàíò á (ñì. ðèñ. 3.8).3.6. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ ïðè ñòàòè÷åñêîé íàãðóçêåÄîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà áîëòîâ íà ðàñòÿæåíèå[s] p = s ò s ò ,ãäå s ò – ïðåäåë òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà áîëòà (ñì.

òàáë. 3.2); sò – êîýôôèöèåíò çàïàñà ïðî÷íîñòè.Äëÿ îòâåòñòâåííûõ ðåçüáîâûõ ñîåäèíåíèé ñèëó çàòÿæêè êîíòðîëèðóþò.  ýòîì ñëó÷àå sò = 1,2...1,5. Çíà÷åíèÿ sò ïðè íåêîíòðîëèðóåìîé çàòÿæêå ïðèâåäåíû â òàáë. 3.4.Òàáëèöà 3.4Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà çàïàñà sò ïðè ðàñ÷åòå áîëòîâ (âèíòîâ, øïèëåê)ñ íåêîíòðîëèðóåìîé çàòÿæêîéÌàòåðèàë áîëòà (âèíòà,øïèëüêè)Äèàìåòð áîëòà d, ììÑâûøå 6 äî 16Ñâûøå 16 äî 30Ñâûøå 30 äî 60Óãëåðîäèñòàÿ ñòàëü5–44–2,52,5Ëåãèðîâàííàÿ ñòàëü6,5–55–3,33,325Òàáëèöà 3.5Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà íà ñðåç [ t]ñð è ñìÿòèå [ s]ñìÌàòåðèàëÑòàëü×óãóíÁðîíçàÁåòîíÐåçèíà[ t]ñð(0,2–0,3)sò––––[ s]ñì(0,35–0,45)sò(0,3–0,35)sâð(0,25–0,35)sâð1,8–2 ÌÏà2–4 ÌÏà3.7.

Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ,íàãðóæåííîãî â ïëîñêîñòè ñòûêàÁëîê 1 íàòÿæíîãî óñòðîéñòâà (ðèñ. 3.9) íàãðóæåí ñèëîé FQ == 12000 Í, ñîçäàííîé ìàññîé ãðóçà, è ñèëîé íàòÿæåíèÿ ãîðèçîíòàëüíîãî êàíàòà FK = 12000 Í. Îïîðû îñè áëîêà ðàçìåùåíû â êîðïóñàõ 2.Êàæäûé èç êîðïóñîâ ïðèêðåïëåí äâóìÿ áîëòàìè 3 ê êðîíøòåéíàì 4.Ðèñ. 3.926Êðîíøòåéíû êðåïÿòñÿ ê êîëîííå 6 áîëòàìè 5. ×èñëî áîëòîâ êðåïëåíèÿ êàæäîãî êðîíøòåéíà z = 6. Êëàññ ïðî÷íîñòè áîëòîâ 5.8, îíè ïîñòàâëåíû ñ çàçîðîì.

Êðîíøòåéíû 4 è êîëîííà 6 èçãîòîâëåíû èç ãîðÿ÷åêàòàíîé ñòàëè Ñò.3. Ðàçìåðû äåòàëåé: dá = = 200 ìì; l1 = 400 ìì; l2= 200 ìì; a = 80 ìì; b = 80 ìì; s1 = s2 = = 10 ìì.Òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü äèàìåòð áîëòîâ 5.Ðåøåíèå. 1. Ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ áîëòîâ 5. Öåíòð ìàññ áîëòîâ 5 íàõîäèòñÿ â òî÷êå C, íà ïåðåñå÷åíèè îñåé ñèììåòðèè ñîåäèíåíèÿ.2. Ïåðåíîñ íàãðóçêè â öåíòð ìàññ – òî÷êó C.

Íàãðóçêà îò áëîêàðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó äâóìÿ êðîíøòåéíàìè 4. Ìîæíî ðàññìîòðåòüñîåäèíåíèå îäíîãî êðîíøòåéíà ñ êîëîííîé, íàãðóæåííîå ïîëîâèíîéâíåøíåé íàãðóçêè. Ïðè ïåðåíîñå ñèë FQ/2 è FK/2 â òî÷êó C (ðèñ. 3.10)ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå ñèëîâûå ôàêòîðû:âåðòèêàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëóFâ = FQ/2 = 12000/2 = 6000 H;ãîðèçîíòàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëóFã = FK/2 = 12000/2 = 6000 H;ñäâèãàþùèé ìîìåíòT ==FQ æd á ö FK ædá öç l1 ÷+ç l2 +÷=2 è2 ø 2 è2 ø12000 æ200 ö 12000 æ200 öç 400 ÷+ç 200 +÷ = 3600000 H×ìì.2 è2 ø2 è2 øÐèñ. 3.10273.

Íàãðóçêà íà áîëòû îò îòäåëüíûõ ñèëîâûõ ôàêòîðîâ. Ñîåäèíåíèå âûïîëíåíî ñ ïîìîùüþ øåñòè áîëòîâ. ×åòûðå óãëîâûõ áîëòà óäàëåíû îò òî÷êè C íà ðàññòîÿíèå2æaör1 = b 2 + ç ÷ = 80 2 + 40 2 = 89,443 ìì.è2øÎñòàëüíûå äâà áîëòà óäàëåíû íà ðàññòîÿíèår2 =a 80== 40 ìì.2 2Öåíòðàëüíûå ñäâèãàþùèå ñèëû Fâ è Fã íàãðóæàþò âñå øåñòü áîëòîâ îäèíàêîâûìè ñèëàìè (ðèñ.

3.11):F1Fâ =Fâ 6000F6000== 1000 H è F1Fã = ã == 1000 H,z6z6ãäå F1âF – âåðòèêàëüíàÿ ñèëà; F1ãF – ãîðèçîíòàëüíàÿ.Ðèñ. 3.11 ðåçóëüòàòå ñëîæåíèÿ ñèë F1âF è F1ãF , èìåþùèõ äëÿ âñåõ áîëòîâîäèíàêîâîå íàïðàâëåíèå, ïîëó÷èì ñèëó F1F , íàïðàâëåííóþ ïîä óãëîì 45° ê âåðòèêàëè:F1F = F1Fâ 2 = 1000 ´ 1,414 = 1414 H.Íàãðóçêà íà áîëòû îò ìîìåíòà ïðîïîðöèîíàëüíà èõ ðàññòîÿíèÿìäî öåíòðà ìàññ. Íà óãëîâûå áîëòû áóäåò äåéñòâîâàòü ñèëà28F1T =T × r14r12=+ 2r 223600000 × 89,444 × 89,44 2 + 2 × 40 2= 9147,78 H.Áîëòû, óäàëåííûå îò öåíòðà ìàññ íà ðàññòîÿíèå r 2 , íàãðóæåíûìåíüøåé ñèëîé F2T îò äåéñòâèÿ ñäâèãàþùåãî ìîìåíòà.4.

Íàãðóçêà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà íàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò.Íàèáîëåå íàãðóæåííûì áóäåò òîò èç óãëîâûõ áîëòîâ, íà êîòîðûéäåéñòâóþò ñîñòàâëÿþùèå ñèëû, íàèáîëåå áëèçêèå ïî íàïðàâëåíèþ.Ê ñèëå F1F íàèáîëåå áëèçêà ïî íàïðàâëåíèþ ñèëà F1T , äåéñòâóþùàÿíà áîëò E (ðèñ. 3.11, á). Ýòà ñèëà îáðàçóåò ñ âåðòèêàëüþ óãîë a :sin a =r240== 0,447,r1 89,44a = 26°33¢57¢¢.Ñóììàðíàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà áîëò,F1Smax = ( F1F ) 2 + ( F1T ) 2 + 2 F1F × F1T × cos g ,ãäå g = 45° - a = 45° - 26°33 ¢57 ¢¢ = 18° 26 ¢3 ¢¢;F1Smax = 1414 2 + 9147,78 2 + 2 ×1414 × 9147,78 × 0,9487 = 10498,75 H.5.

Íåîáõîäèìàÿ ñèëà çàòÿæêè èç óñëîâèÿ íåñäâèãàåìîñòè(3.1). Ñäâèãà íå áóäåò, åñëè ñèëà òðåíèÿ, ñîçäàííàÿ ïðè çàòÿæêå îäíîãî áîëòà (ñì. (3.2)),F1òð = k ñö × F1Smax ,ãäå kñö – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ (çàïàñà ïî íåñäâèãàåìîñSòè), kñö = 1,5; F1max– ñóììàðíàÿ ñäâèãàþùàÿ ñèëà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íàSíàèáîëåå íàãðóæåííûé áîëò, F1max= 10498,75 Í.F1òð = Fçàò × f × i ,ãäå f – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ, ïðèíèìàåì f = 0,2 (ñì. òàáë. 3.3);i – ÷èñëî ðàáî÷èõ ñòûêîâ (ïî óñëîâèþ i = 1).ÒîãäàFçàò =k ñö × F1Smaxf ×i=15, ×10498,75= 78741 H.0,2 ×1296. Íåîáõîäèìûé äèàìåòð áîëòà èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè çàòÿíóòîãî áîëòà (ñì.

(3.5)). Îíî èìååò âèäs=13, Fçàòp d 32 4£ [s] p ,ãäå [s] p – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ðàñòÿæåíèÿ áîëòà.Çàòÿæêó áîëòîâ íå êîíòðîëèðóþò. Ïðåäïîëàãàåì, ÷òî äèàìåòðáîëòà d áîëüøå 16 ìì. Ïðèíèìàÿ êîýôôèöèåíò çàïàñà sò = 2,5 (ñì.òàáë. 3.4), ïîëó÷àåì[s] p =s ò 400== 160 ÌÏà,sT2,5ãäå s ò = 400 ÌÏà – ïðåäåë òåêó÷åñòè áîëòîâ êëàññà ïðî÷íîñòè 5.8(ñì. òàáë.

3.2). ðåçóëüòàòåd3 ³4 ×13, Fçàò4 ×1,3 × 78741== 28,54 ìì.p [s] p3,14 ×160Ïðèãîäíû áîëòû Ì36 ïî ÃÎÑÒ 7796–70 (ñì. òàáë. 1 ïðèëîæåíèÿ3), ó íèõ d3 = 31,10 ìì ( ñì. òàáë. 3.1). Ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî d >16 ìì, ïîäòâåðäèëîñü.Ðàññìîòðèì âàðèàíò îïðåäåëåíèÿ äèàìåòðà áîëòîâ 5 (ñì.ðèñ. 3.9) ïðè ïîñòàíîâêå èõ áåç çàçîðà.

Êîíñòðóêöèÿ áîëòà ïîêàçàíàíà ðèñ. 3.3.Îïàñíûìè äëÿ ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ íàïðÿæåíèÿ ñðåçà äëÿ áîëòà è ñìÿòèÿ äëÿ áîëòà è ñòåíîê îòâåðñòèÿ.Óñëîâèå ïðî÷íîñòè áîëòà íà ñðåçt=F1Smax × 4pd c2£ [t]ñð ,îòêóäàdc ³S4 × F1maxp [t]ñð. ñîîòâåòñòâèè ñ òàáë. 3.5 [t]ñð = ( 0,2...0,3)s T . Ïðèíèìàåì[t]ñð = 0,25s T .

Ñîãëàñíî òàáë. 3.2 äëÿ êëàññà ïðî÷íîñòè 5.8 ïðåäåë òåêó÷åñòè s T = 400 ÌÏà. Òîãäà30dc ³4 ×10498,75= 1156, ìì.314, × 0,25 × 400Ïðèíèìàåì ïî ÃÎÑÒ 7817–80 (ñì. òàáë. 3 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) áîëòû Ì12, ó êîòîðûõ dñ = 13 ìì. Íåîáõîäèìàÿ äëèíà áîëòà (ñì. ðèñ. 3.3)l ¢ = s1 + s 2 + s + H + ( 0,4...0,6 ) d .Ïî ÃÎÑÒ 6402–70 (ñì. òàáë. 6 ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) òîëùèíà ïðóæèííîé íîðìàëüíîé øàéáû s = 3,0 ìì; ïî ÃÎÑÒ 15521–70 (ñì.

òàáë. 4ïðèëîæåíèÿ 3; [6]) âûñîòà ãàéêè Í = 10 ìì; çàïàñ ðåçüáû íàä ãàéêîé èâûñîòà ïÿòû (îðèåíòèðîâî÷íî) (0,4...0,6)d;l ¢ = 10 + 10 + 3,0 + 10 + (0,4...0,6)12 = 37,8...40,2 ìì.Ïðèíèìàåì ïî ÃÎÑÒ 7817–80 (ñì. òàáë. 3 ïðèëîæåíèÿ 3) l == 40 ìì, òîãäà l – l2 = 22 ìì; ôàñêà f = 0,5 ìì (ñì. ðèñ. 3.3).Âûñîòà ïîâåðõíîñòè, íà êîòîðîé äåéñòâóþò íàèáîëüøèå íàïðÿæåíèÿ ñìÿòèÿ s ñì 2 ,hñì = l - ( l - l 2 ) - f - s1 = 40 - 22 - 0,5 - 10 = 7,5 ìì.Ïðîâåðÿåì ñîåäèíåíèå íà ïðåäîòâðàùåíèå ñìÿòèÿ ïî óñëîâèþs ñì 2 =F1SmaxAñì=F1Smaxhñì × d c£ [s]ñì ,ãäå Añì – ïëîùàäü ïðîåêöèè ïîâåðõíîñòè ñìÿòèÿ; [s]ñì – äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñìÿòèÿ.Ñîãëàñíî òàáë.

3.5 [s]ñì = (0,35...0,45)s ò , ïðèíèìàåì [s]ñì = = 0,4s ò . Äëÿ áîëòîâ s ò = 400 ÌÏà, äëÿ ìàòåðèàëà êðîíøòåéíà (ñòàëü Ñò.3)s ò = 220 ÌÏà (ñì. òàáë. 1.1).Ðàñ÷åò âåäåì ïî íàèìåíåå ïðî÷íîìó ìàòåðèàëó, ò. å.[s]ñì = 0,4 × 220 = 88 ÌÏà; s ñì =10498,75= 107,68 ÌÏà.7,5 ×13Óñëîâèå ïðî÷íîñòè íå âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ìàòåðèàëà êðîíøòåéíà,íî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ áîëòîâ, ó êîòîðûõ [s]ñì = 0,4 × 400 = = 160 ÌÏà.Ìåíÿåì ìàòåðèàë êðîíøòåéíà íà áîëåå ïðî÷íûé.

Íàçíà÷àåìñòàëü Ñò.6, ó êîòîðîé s ò = 300 ÌÏà, [s]ñì = 0,4 × 300 = 120 ÌÏà.Åñëè ìàòåðèàë êðîíøòåéíà ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íåëüçÿ èçìåíèòü, íåîáõîäèìî óâåëè÷èòü òîëùèíó ëèñòîâ êðîíøòåéíà.Ïîñëå ðàñ÷åòà ìîæíî îïðåäåëèòü, ÷òî òðåáóåìàÿ òîëùèíà s1 == s2 = 12 ìì. Ïðè ýòîì äëèíà áîëòà l = 45 ìì, à l – l2 = 22 ìì.Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè ïîñòàíîâêå áîëòîâ áåç çàçîðà èõ äèàìåòð ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ (Ì12 âìåñòî Ì36).313.8. Ïðèìåð ðàñ÷åòà ãðóïïîâîãî ðåçüáîâîãî ñîåäèíåíèÿ,íàãðóæåííîãîâ ïëîñêîñòè ñòûêà è â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ñòûêóÈñõîäíûå äàííûå ïðèâåäåíû â ïîäðàçä.

2.8, êîíñòðóêöèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 2.4. Òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü äèàìåòð áîëòîâ 3.Ðåøåíèå. 1. Ïîëîæåíèå öåíòðà ìàññ è äåéñòâóþùèå íà ñîåäèíåíèå ñèëîâûå ôàêòîðû. Ñîåäèíåíèå èìååò äâå îñè ñèììåòðèè,öåíòð ìàññ íàõîäèòñÿ íà èõ ïåðåñå÷åíèè â òî÷êå Î (ðèñ. 3.12). Ïðèïàðàëëåëüíîì ïåðåíîñå âíåøíåé ñèëû F â òî÷êó Î (ðèñ. 3.13) ïîëó÷àåì äåéñòâóþùóþ íà ñîåäèíåíèå öåíòðàëüíóþ ñäâèãàþùóþ ñèëó F= 10000 Í è îòðûâàþùèé ìîìåíò M1 = F × L = 10000×200 = = 2×106 Í×ìì.¢ èç óñëîâèÿ íåñäâè2. Íåîáõîäèìàÿ ñèëà çàòÿæêè áîëòà Fçàòãàåìîñòè (3.3). Îíî èìååò âèäFòð = k ñö × F ,ãäå Fòð – ñèëà òðåíèÿ íà ñòûêå; kñö – êîýôôèöèåíò çàïàñà ñöåïëåíèÿ(çàïàñà ïî íåñäâèãàåìîñòè), k ñö ³ 1,5; F – öåíòðàëüíàÿ âíåøíÿÿñäâèãàþùàÿ ñèëà. Ìîìåíò M1 ïåðåðàñïðåäåëÿåò äàâëåíèå íà ñòûêå,Ðèñ. 3.12Ðèñ.