racchet_rezbovih_coedinenii_i_vintovih_m ehanizmov (521861), страница 5
Текст из файла (страница 5)
РАСЧЕТ ГРУППОВОГО БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ, НАГРУЖЕННОГО В ПЛОСКОСТИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ ПЛОСКОСТИ СТЫКА Для определения расчетных нагрузок задаются осями координат с началом в центре масс стыка 1здесь под стыком понимают площадь контакта детали с основанием). Все внешние силы РВ1 раскладывают на составляющие, нормальные к основанию Р~; и параллельные ему я'" ° и Р;. Затем находят равнодействующие отрывающих и прижимающих деталь к основанию сил г' г, а также сдвигающих сил Р г и Р г. Далее определяют суммарные моменты от сил Р„~, Р г и У' г и внешних моментов относительно осей, проходящих через центр масс стыка.
При этом следует иметь в виду, что моменты относительно осей, параллельных основанию, М .г и М г будут опрокидывать Такие соединения преимущественно выполняют болтами, установленными в отверстие с зазором 1например фундаментными болтами). В общем случае болтовое соединение может быть нагружено сдвигающими, отрывающими от основания или прижимающими силами, и опрокидывающими и сдвигающими моментами, поэтому критериями работоспособности болтового соединения являются: 1. Н ас ытие стыка; 2. Нес игаемость стали относительно основания (при наличии внешних сдвигающих сил или моментов); 3. П очность основания по смятую (при установке детали на неметаллическое основание); 4.П б основании.
Минимально и максимально нагруженные точки стыка (точка возможного раскрытия стыка и точка возможного смятия основания соответственно) определяют по эпюрам напряжений на стыке. Эпюры напряжений строят в зависимости от условий нагружения в одной или двух плоскостях, принимая, что: - напряжения от отрывающих и прижимающих сил равномерно распределены по стыку; - напряжения от опрокидывающих моментов имеют такой же закон распределения, как и нормальные напряжения при изгибе; - напряжения, нагружающие стык, - положительные, разгружающие - отрицательные. Эпюры строят для каждого силового фактора в отдельности, после чего изображают суммарную эпюру напряжений на стыке.
Напряжения от внешней силы, нормальной к стыку, МПа О'к (52) А 2 где А - площадь опорной поверхности детали (площадь стыка), мм Напряжения от опрокидывающих моментов, МПа 1000 И ~,>~ и Ю (53) г' х(х) где Л4~~ и М,~ - суммарные опрокидывающие моменты относительно осей Х и У соответственно, Н м; И' „и И' - моменты сопротивления опорной поверхности стыка 3 относительно осей Х и У соответственно, мм Напряжение от суммарной силы затяжки болтов по условию нераскрытия стыка, МПа ОЗ ~З~ОМх+ОМг — ОГ+Оттп) (54) где Й3 - коэффициент запаса начальной затЯжки; Сияя и - минимальное напРЯжение на стыке.
В ответственных соединениях при металлическом основании для обеспечения достаточной жесткости принимают (Уяя,„— — 1...2 МПа. При этом Й3 — — 1. При неметаллическом основании принимают 0'щ~д = О, а Й3 = 1...1,5. В формуле (54) берут знак плюс, если внешняя сила прижимает деталь к основанию, минуспри обратном направлении внешней силы. Сила затяжки болта, обеспечивающая нераскрытие стыка, Н ~уз 'А 3 (55) $ где ~ - полное число болтов.
Сила затяжки болта по условию несдвигаемости детали, Н р 1000 т„~ (56) Здесь все коэффициенты и их значения те же, что и в формуле ~43). При деревянном, кирпичном или бетонном основании коэффициент трения на стыке принимают ~ = 0,4...0,45. деталь, а момент относительно оси, перпендикулярной ему, Т г - поворачивать деталь на 23 1"3 о'з = А (57) Условие прочности основания Сг =О'й~к+ОМ +ОЗ+гУ,Р (Ц Здесь Ц - допускаемые напряжения смятия для материала основания (табл. 16). (58) Допускаемые напряжения смятия для материала основания Таблица 16 В случае невыполнения условия (58) увеличивают размеры основания и вновь проверяют основание на прочность. Если на деталь действует опрокидывающий момент относительно одной оси, то находят потребный момент сопротивления опорной поверхности относительно этой оси по приближенной формуле И~ = ('1,1...1,2), мм 1000 М 3 (59) Здесь численный коэффициент в скобках учитывает напряжение на стыке от нормальной силы.
Далее конструктивно выбрав один из геометрических параметров основания детали (например ширину), находят другой параметр (длину). Затем повторяют проверку основания на прочность. При необходимости вновь корректируют размеры основания детали. Расчет болтов на прочность выполняют в соответствии с разделом 5 для наиболее нагруженного болта. При этом внешнюю силу находят с учетом нормальных к основанию сил и опрокидывающих моментов. Нагрузка на болт от нормальной к основанию силы, Н Я~" (60) Внешняя сила в болте от воздействия опрокидывающих моментов, В формуле (56) берут знак плюс если сила Г,~ отрывает деталь от основания, минус - при обратном направлении этой силы.
Дальнейшие расчеты недуг по большему значению силы затяжки. плр~р. е ~реВ~ ° ° -- ~ю. ~ е,д ~~; (фор ую ~Ь> больше чем по условию нераскрытия стыка (формула 55), то при металлическом основании следует применить дополнительные фиксирующие устройства (штифты, шпонки и т.д.), препятствующие сдвигу детали, в дальнейших расчетах использовать Г, найденную по формуле (55). При неметаллическом основании расчет ведут по силе затяжки, найденной по формуле (56). При неметаллическом основании проводят проверку основания на смятие, предварительно уточнив напряжение на стыке от суммарной силы затяжки болтов, по формуле 1О00 М ~,~~ Ю1 ~Мх(г) и (61) Здесь ~; - количество болтов в каждом поперечном (по отношению к данной оси) ряду; околичество поперечных рядов; 11 и 1; - расстояния от оси до ряда с наиболее нагруженным болтом и до каждого из остальных рядов соответственно, мм.
Полная внешняя сила на наиболее нагруженный болт, Н ~гВ ~Мх+~Лй — ~Г ' (62) Здесь знак плюс берут при наличии отрывающей силы, знак минус, если сила прижимает деталь к основанию (разгружает болты). При бетонных основаниях используют фундаментные болты из сталей с характеристиками не ниже, чем у стали ст. 3, а в ответственных случаях фундаментные болты с закладными стержнями из сталей с характеристиками не ниже, чем у стали 35.
Фундаментные болты имеют резьбу: М12, М16, М20, М24, МЗО, М36, М42 и М48. 8. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАНИЯ Выполненная работа состоит из расчетно-пояснительной записки и конструкторских разработок в виде эскизов и чертежей. Расчетно-пояснительную записку выполняют на стандартных листах формата А4. Она должна содержать: титульный лист, задание, анализ конструкции, необходимые расчеты, список использованной литературы, оглавление и приложение (эскизы и чертежи).
Содержание записки разбивают на разделы и пункты, которые нумеруют арабскими цифрами (1.; 1.1.; и т.д.). Наименование разделов и пунктов записывают в виде заголовков. Каждый расчет раздела или пункта также должен содержать заголовок, указывающий рассчитываемый параметр. Запись расчетов должна состоять из формулы, численных значений параметров, в нее входящих, результата и его размерности.
Ниже дают расшифровку параметров, входящих в формулу, с указанием литературного источника и номера страницы. Чертежи конструкторских разработок выполняют на ватмане формата А4 или АЗ преимущественно в масштабе 1:1. Чертежи выполняют в соответствии с требованиями ЕСКД.
Прежде чем приступить к расчетам, изучают предложенную конструкцию и уясняют принцип ее работы. При этом определяют типы соединений и механизмов, подлежащих расчету, и их натруженность. Рабочие нагрузки не всегда действуют непосредственно на соединения и механизмы, поэтому определяют основные (рабочие) и дополнительные (например силы трения) нагрузки, действующие на каждый элемент.
При этом выбирают такое положение механизма, при котором силы будут максимальными. Затем определяют характер этих нагрузок (растягивающие, сжимающие, сдвигающие или отрывающие и т.д.; постоянные или переменные), форму и размеры нагруженных поверхностей. Для болтовых групп силы приводят к центру масс стыка. Расчет начинают с передачи винт-гайка, если таковая имеется в задании. Узел, подлежащий конструктивной проработке, согласуют с преподавателем. ПРИМЕР РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ Спроектировать винтовое натяжное устройство, показанное на рис. 4а.
Определить размеры воротка и рассчитать все резьбовые соединения. Исходные данные: ГВ =9 Н; Р =450 мм; р =30; (.1 =800 мм; я.2 =750 мм; я.3 =700 мм; В1 = 200 мм; В2 — — 150 мм; ВЗ =100 мм; Ь =100 мм; 1 = 250 мм. Материал винтанезакаленная сталь 45, гайки - бронза Бр010Ф1, корпуса - чугун СЧ15. Натяжное устройство установлено на бетонном основании. Недостающие данные и размеры выбрать самостоятельно. 1. Анализ конструкции и определение нагрузок Корпус натяжного устройства 1 крепится к бетонному основанию 2 четырьмя болтами 3.
Винт 4 при вращении воротка 5 перемещает ползун б. На оси ползуна б расположена серьга 7, в которую ввернута тяга 8. Гайка винтовой пары 9 закреплена на корпусе 1 шестью винтами 1О. Расчету подлежат: а) винтовая пара: винт 4 - гайка 9; б) незатянугое резьбовое соединение серьги 7 с тягой 8; в) винты 10 крепления гайки, представляющие собой группу предварительно затянутых винтов, нагруженных внешней осевой силой; г) болты 3 крепления корпуса, являющиеся группой болтов, нагруженных в плоскости, перпендикулярной стыку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
