Практическая работа № 4
ТЕМА: Расчет резьбового соединения.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать резьбовое соединение и подбирать болты по таблицам ГОСТ.
Задание: Рассчитать болты дисковой муфты (рис. 1) для двух случаев установки их в отверстия полумуфт: без зазора и с зазором. Нагрузка постоянная. Затяжка болтов неконтролируемая.
Задания по вариантам приведены в таблице 4.
Данные для расчета:
-
Мощность, передаваемая муфтой
Р, кВт
Частота вращения соединяемых болтов
n, мин -1
Диаметр окружности центров болтов
D0, мм
Число болтов
Z = 4
Материал болтов
Порядок выполнение работы
Определяем вращающий момент, передаваемый муфтой:
,
Нм;
где Р, Вm;
,
(рад/с).
Определяем расчетный вращающий момент:
Мр = КМ, Нм;
где К = (1,0…1,5) – коэффициент запаса.
Сила, действующая на болты:
,
Н;
где
,
м;
,
Нм.
Сила, приходящаяся на один болт:
,
Н.
Определяем допускаемые напряжения для стали (по варианту):
а) предел текучести;
, Н/мм2 (по таблице 1).
б) допускаемое напряжение на растяжение;
,
Н/мм2,
где n – коэффициент запаса прочности принимается по таблице 2 при постоянной нагрузке, предполагая, что диаметр болта соответствует резьбе М16-М30.
n = ….
в) допускаемое напряжение среза;
[τ ср] = 0,4 · , Н/мм2.
Расчет диаметров болтов:
а) болт, установленный без зазора рассчитывается по напряжениям среза;
,
мм,
где b = 1, т.к. болт срезается по одной плоскости стыка;
F, Н;
[τ ср], Н/мм2;
d − стержень болта, который может быть равен наружному диаметру резьбы.
Принимаем болт по таблице 3:
Болт М …
б) болт установлен с зазором;
Внутренний диаметр резьбы болта рассчитывается по напряжениям растяжения:
,
мм;
где = 0,15 – коэффициент трения между стальными полумуфтами;
= 1, т.к. одна плоскость
стыка;
К = 1,5 – коэффициент запаса от сдвига полумуфт;
F, Н;
, Н/мм2.
По таблице 3 выбираем болт с ближайшим большим внутренним диаметром d1, мм.
М … (d1 = … мм; t = … мм).
Разработать конструкцию резьбового соединения:
Рисунок 1 − Муфта дисковая
Таблица 1 – Физико-механические свойства материалов.
Материал |
Временное
сопротивление
|
Предел текучести , Н/мм2 |
Предел выносливости
|
Модуль упругости Е∙10-5, Н/мм2 |
Сталь |
|
|
|
|
Ст 3 Ст 4 Ст 5 20 30 40Х |
380-470 420-500 500-620 420-500 500-600 730-1050 |
200-240 260 280 240 300 650-900 |
120-160 150 170 120-160 170-210 240-340 |
2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 |
,
Н/мм2
,
Н/мм2
Таблица 2 – Значения коэффициентов запаса прочности для болтов с метрической резьбой (М6-М30) при неконтролируемой затяжке.
Материал болта |
Значения n при постоянной нагрузке для резьбы |
Значения n при переменной нагрузке для резьбы |
||
Углеродистая сталь |
М6-М16 |
М16-М30 |
М6-М16 |
М16-М30 |
5-4 |
4-4,25 |
12-8,5 |
8,5 |
|
Легированная сталь |
6,5-5 |
5-3,3 |
10-6,5 |
6,5 |
Таблица 3 – Резьба метрическая по ГОСТ 24705-81.
-
d
мм
t
мм
d1
мм
d
мм
t
мм
d1
мм
5
0,8
0,5
4,134
4,459
20
2,5
2
1,5
1
0,75
0,5
17,294
17,835
18,376
18,917
19,188
19,459
6
1
0,75
0,5
4,917
5,188
5,459
8
1,25
1
0,75
0,5
6,647
6,917
7,188
7,459
22
2,5
2
1,5
1
0,75
0,5
19,294
19,835
20,376
20,917
21,188
21,459
10
1,5
1,25
1
0,75
0,5
8,376
8,647
8,917
9,188
9,459
24
3
2
1,5
1
0,75
20,752
21,835
22,376
22,917
23,188
12
1,75
1,5
1,25
1
0,75
0,5
10,106
10,376
10,647
10,917
11,188
11,459
27
3
2
1,5
1
0,75
23,752
24,835
25,376
25,917
26,188
14
2
1,5
1,25
1
0,75
0,5
11,835
12,376
12,647
12,917
13,188
13,459
30
3,5
3
2
1,5
1
0,75
26,211
26,752
27,835
28,376
28,918
29,188
16
2
1,5
1
0,75
0,5
13,835
14,376
14,917
15,188
15,459
33
3,5
3
2
1,5
1
0,75
29,211
29,752
30,835
31,376
31,918
32,188
18
2,5
2
1,5
1
0,75
0,5
15,294
15,835
16,376
16,917
17,188
17,459
Таблица 4 – Задания по вариантам.
№ варианта |
Р кВт |
n мин-1 |
D0 мм |
Материал болтов |
|
|
40 |
250 |
270 |
Сталь Ст 3 |
|
|
15 |
200 |
220 |
|
|
|
28 |
270 |
250 |
|
|
|
10 |
310 |
210 |
|
|
|
50 |
300 |
260 |
|
|
|
65 |
470 |
340 |
Сталь 40 Х |
|
|
20 |
350 |
250 |
|
|
|
25 |
290 |
230 |
|
|
|
18 |
250 |
260 |
|
|
|
68 |
500 |
350 |
|
|
|
16 |
330 |
270 |
Сталь Ст 4 |
|
|
58 |
430 |
280 |
|
|
|
47 |
315 |
160 |
|
|
|
48 |
440 |
300 |
|
|
|
32 |
380 |
450 |
|
|
|
30 |
200 |
370 |
Сталь Ст 5 |
|
|
12 |
200 |
280 |
|
|
|
3 |
230 |
290 |
|
|
|
55 |
400 |
380 |
|
|
|
22 |
370 |
300 |
|
|
|
25 |
460 |
240 |
Сталь 20 |
|
|
42 |
410 |
320 |
|
|
|
45 |
300 |
400 |
|
|
|
60 |
450 |
390 |
|
|
|
52 |
420 |
270 |
|
|
|
4 |
220 |
240 |
Сталь 30 |
|
|
35 |
340 |
350 |
|
|
|
62 |
480 |
400 |
|
|
|
13 |
285 |
310 |
|
|
|
38 |
430 |
340 |
|
|
|
14 |
335 |
220 |
Сталь 40 Х |
|
|
26 |
465 |
240 |