- •Т.М. Кокина, п.Д. Павленко, а.П. Павленко, в.Н. Никишин детали машин в примерах и задачах Учебное пособие
- •Содержание
- •Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Допускаемые напряжения
- •Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
- •Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
- •1.3. Коэффициент безопасности
- •2.Соединения
- •2.1. Сварные соединения. Основные расчетные формулы
- •2.1.1 Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом.
- •2.1.2 Расчет сварных нахлесточных соединений.
- •2.1.3 Расчет пробочных и проплавных соединений.
- •2.1.4 Расчет тавровых соединений.
- •2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой.
- •2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов
- •Глава 3 Расчет передач
- •3.1. Подбор клиноремённой передачи (алгоритм подбора)
- •Проверка ремня на долговечность.
- •3.2. Кинематические и силовые расчёты. Выбор электродвигателя.
- •Выбор электродвигателя
- •Пример кинематического и силового расчетов
- •Глава 4. Расчет на прочность зубчатых передач
- •4,1 Расчёт зубьев на контактную прочность (основные расчётные зависимости).
- •Основные расчетные зависимости при расчёте зубьев на прочность при изгибе
- •2.4. Нагрузочная способность зуба при изгибе. Нагрузочная способность зуба при изгибе при выполнении условий любого критерия.
- •4,2.1 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
- •4.2.2. Расчёт на выносливость зубьев при изгибе
- •4.2.4 Расчёт на прочность при изгибе
- •Глава 5. Примеры расчета цилиндрических зубчатых передач
- •5.1 Расчет косозубой зубчатой передачи.
- •5.2 Расчет цилиндрической прямозубой передачи
- •5.1. Выбор материала, определение допускаемых напряжений.
- •5.2. Проектировочный расчет на контактную выносливость.
- •5.2.1 Геометрический расчет.
- •5.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •5.3 Подбор чисел зубьев в планетарной передаче.
- •Глава 6. Расчет червячных передач
- •6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
- •6.2. Проектировочный расчет передачи
- •6.3 Проверочный расчет передачи на прочность.
- •6.4. Тепловой расчет.
- •Глава 7 расчет цепных передач
- •7.1 Критерий работоспособности цепных передач. Подбор цепей по несущей способности, особенности эксплуатации
- •7.2. Расчет приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.3. Порядок расчета приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.4 Пример расчета цепной передачи
- •Глава 8. Подбор подшипников качения
- •8.1 Подбор подшипников по статической грузоподъемности
- •8.2. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности
- •8.3 Определение эквивалентной динамической нагрузки
- •8.4 Особенности выбора радиальных подшипников
- •8.5. Особенности выбора радиально-упорных подшипников
- •Определение осевых составляющих от действия радиальных нагрузок радиально-упорных шариковых подшипников
- •8.6. Пример подбора подшипников на заданный ресурс для двухступенчатого зубчатого редуктора
- •9.Расчет валов на выносливость
- •9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора
- •9.1.1 Расчет промежуточного вала
- •3. Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y в характерных точках сечения а, b, с1, с2, d.
- •9.1.2 Расчет промежуточного вала
- •Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а, b, с, d.
- •Крутящий момент в сечениях вала.
- •Проверочный расчет валов на прочность.
- •Глава10. Расчет и выбор муфт
- •10.1 Классификация муфт, их назначение
- •Предохранительная кулачковая муфта
- •Муфта с предохранителем
- •10.2 Подбор муфты
- •Расчёт предохранительного устройства
- •Глава11. Расчет коробки скоростей:
- •11.1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя
- •1.2. Уточнение передаточных чисел привода
- •1.3. Определение вращающих моментов на валах коробки (1-я скорость)
- •11.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 1-я скорость)
- •11.2.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •2.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •11.2.3. Проектный расчёт
- •11.2.4. Проверочный расчёт
- •11.3. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 2-я скорость)
- •11.3.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •3.3. Проектный расчёт
- •11.3.4. Проверочный расчёт
- •11.4. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (тихоходная ступень) Пример расчета. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба для зубьев шестерни и колеса
- •Проектный расчёт
- •Проверочный расчёт
- •Литература
2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой.
При выполнении соединения стыковым швом расчетное сечение принимается равным сечению свариваемых элементов. При статической нагрузке стык принимают равнопрочным цельному металлу и поэтому отдельно расчет на прочность не делается. При переменных нагрузках расчет ведется так же, как и для стыковых соединений дуговой сваркой.
Прочность соединений точечной сваркой, работающих в основном на срез
(2.10)
где z – число сварных точек; i – число плоскостей среза; d – диаметр сварной точки, мм.
Прочность соединения линейной сваркой
(2.11)
где b – ширина линии сварки, мм; l – длина линии сварки, мм.
Табл. 2.1. Допускаемые напряжения в швах сварных соединений при статической нагрузке
-
Вид сварки
Допускаемые напряжения
на растяжение
[σ′P]
на сжатие
[σ′сж]
на срез
[τ′ср]
Автоматическая под флюсом: ручная электродами Э42А и Э50А; в среде защитного газа; контактная стыковая
[σ*P]
[σP]
0,65[σP]
Ручная дуговая электродами Э42 и Э50. Газовая сварка
0,9[σP]
[σP]
0,6[σP]
Ручная сварка электродами Э34
0,6[σP]
0,75[σP]
0,5[σP]
Контактная точечная и роликовая
-
-
0,6[σP]
[σ′P] — допускаемое напряжение основного металла соединяемых элементов при растяжении.
2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов
Случай а) соединение нагружено силами, равнодействующая которых перпендикулярна к плоскости стыка и проходит через его центр тяжести .
Полная сила на винты [35]
(2.12)
где z - число винтов или болтов; F - нагрузка на один болт, Н; φ - коэффициент, учитывающий возможное повышение давления, равный 0,2; D1, D2 - наружный и внутренний диаметры прокладки, мм; q - давление внутри цилиндра, Н/мм2; qпр - давление на прокладке, принимаемое для мягких прокладок равным (2...2,5) q, для металлических - 3,5q;
б) соединение нагружено моментом сил Т в плоскости стыка при установке винтов без зазора (рис. 2.13). Для простого кольцевого стыка (рис. 2.13, а) расчетная сила, действующая на каждый винт [19],
(2.13)
Рис. 2.13. Соединения винтами
Для стыка произвольной формы (рис. 2.13, б) расчетная нагрузка на наиболее нагруженный винт [35]
(2.14)
где zi - число наиболее нагруженных болтов; r1 - наибольший радиус от центра тяжести стыка до болтов z1 , мм; z1, z2, ..., zi - число болтов на расстоянии r1, r2 и ri;
в) соединение нагружено моментом сил Т в плоскости стыка при установке винтов с зазором (см. рис. 2.13). Для приближенных расчетов сила затяжки винтов:
для простого кольцевого стыка (см. рис. 2.13, а)
(2.15)
для стыков произвольной симметричной формы (см. рис. 2.13, б)
(2.16)
где Т - момент сил, сдвигающих детали в стыке, Н·мм; f - коэффициент трения; ri - расстояние от центра тяжести стыка до винтов, мм:
г) соединение нагружено моментом и силой, сдвигающими детали в стыке (рис. 2.14). Болты поставлены без зазора. Расчетная нагрузка равна геометрической сумме соответствующих сил:
(2.16)
где Q — нагрузка на болт от сдвигающей силы:
(2.17)
Рис. 2.14. Схема для расчета группы болтов при сдвигающей нагрузке
Ft1 — нагрузка от момента Т на наиболее удаленный от центра тяжести стыка болт (опасный болт) (см. формулу 2.14). Болты поставлены с зазором
(2.18)
где k — коэффициент запаса по сдвигу деталей, равный 1,3...2; Fp— сила, приходящаяся на наиболее нагруженный болт, определяемая так же, как суммарная нагрузка болта, поставленного без зазора; / — коэффициент трения в стыке деталей;
д) соединение, нагруженное моментом и силой, раскрывающими стык деталей (рис. 2.15). По условию нераскрытия и обеспечения работоспособности стыка должно быть [19, 35]
или и(2.19)
где k — коэффициент запаса по нераскрытию стыка, равный 1,3...2,0;
(2.20)
σ0 — напряжение смятия в стыке от предварительной затяжки, формула:
(2.21)
напряжение в стыке от силы Fn, (2.22)
Рис. 2.15. Винтовое соединение под действием отрывающей силы и момента.
σМ — напряжение в стыке от момента М, формула :
(2.23)
Аст — приближенная площадь стыка (без учета отверстий под болты) мм2; Wст — момент сопротивления изгибу, определяемый для площади стыка, мм3; z — число болтов; [σ] — допускаемое напряжение в стыке:
для кирпичной кладки на известковом растворе — 0,7...1,0 Н/мм2;
для кирпичной кладки на цементном растворе—1,5...2,0 Н/мм2;
для бетона — 2...3 Н/мм2;
для дерева — 2...4 Н/мм2.
Тогда усилие затяжки болтов по нераскрытию стыка
(2.24)
При отсутствии сдвига деталей (как проверочный расчет) усилие затяжки болтов определяется из уравнения
(2.25)
где k — коэффициент запаса по сдвигу; Q — сдвигающая сила, Н; f — коэффициент трения в стыке:
f=0,15...0,20 — сталь по чугуну (по стали);
f = 0,3...0,35 — сталь (чугун) по бетону;
f=0,25— сталь (чугун) по дереву.
При расчете прочности болтов суммарная внешняя нагрузка на болт
(2.26)
где F — внешняя нагрузка на болт от силы Fn:
(2.27)
Fm — нагрузка от момента на наиболее загруженные болты:
(2.28)
где i — число болтов в поперечном ряду; п — число поперечных рядов с одной стороны от оси поворота.
При известных Fзат и FΣ расчетная нагрузка на болт определяется (см. с. 59) из выражения
(2.29)