Здавалка
Главная | Обратная связь

Расчет призматической шпонки

Расчет детали на прочность

Расчету на прочность подвергается деталь, работающая в наиболее напряженных условиях (по наиболее опасным сечениям).

К расчету на прочность необходимо приложить схему сил, действующих на деталь. Кроме того, при расчете детали на изгиб необходимо построить эпюру изгибающих моментов, указывая допускаемые напряжения, необходимо определить марку материала, дать ссылку на литературу. Полученное в конце расчета значение коэффициента запаса прочности должно быть не более 2…3.

Рассмотрим несколько типовых задач по расчету на прочность деталей, наиболее часто встречающихся в конструкциях дипломных проектов.

 

Задача №1

Рассчитать на прочность болт, к которому после затяжки приложена внешняя осевая нагрузка.

При вращении болта под действием момента, создаваемого усилием на рукоятке ключа, болт получает затяжку. Стержень болта растягивается усилием затяжки и скручивается моментом Мр в резьбе. Поэтому расчет необходимо вести по приведенному напряжению (оно примерно на 80 % больше напряжения растяжения ):

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на болт

 

,

где - расчетная осевая нагрузка, Н;

- внутренний диаметр резьбы болта, мм;

- допускаемое напряжение растяжения, МПа.

 

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности по формуле:

 

.

 

Примечание: Если затянутый болт не нагружен осевой силой (примером является крепление люков, крышек, к герметичности которых не предъявляются особые требования), то расчет ведется по следующей формуле:

 

,

 

где - сила затяжки болта, Н.

 

Допускаемое напряжение на растяжение для болта определяется по формуле:

 

,

где - предел текучести, МПа;

- допускаемый коэффициент запаса прочности. Зависит от характера нагрузки, материала и диаметра болта и от того, контролируется или не контролируется затяжка болта.

При неконтролируемой затяжке равен 1,5…6,5; при контролируемой – 1,3…2,5.

 

 

Задача №2

 

Рассчитать на прочность рукоятку съемника подшипника, если длина рукоятки , рукоятка изготовлена из стали.

 

Рисунок 2 – Эпюра изгибающих моментов

 

Рукоятка испытывает напряжение изгиба, условие прочности при этом определяется по формуле:

 

,

где - изгибающий момент, Н·м;

,

где - усилие, прикладываемое к рукоятке, Н;

 

- момент сопротивления изгибу;

Для круглого сечения равен:

 

,

где - диаметр стержня рукоятки, мм.

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности аналогично рассмотренному выше в Задаче №1.

 

 

Задача №3

Расчет шпоночных соединений.

Рассчитывают шпонку как наиболее слабую деталь соединения. Размеры стандартных шпонок подобраны из условия прочности на смятие, поэтому основным расчетом их является проверочный расчет на смятие.

Расчет призматической шпонки

Размеры сечений шпонки (ширину bи высоту h), глубину паза t1выбирают в зависимости от диаметра вала d.

Рисунок 3

Диаметр вала d, мм Сечение шпонки Глубина паза
b h вала t1 ступицы t2
Размеры, мм
Св. 22 до 30 Св. 30 до 38 Св. 38 до 44 Св. 44 до 50 Св. 50 до 58 Св. 58 до 65 5,5 3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4
Примечание: Длины шпонок выбираютиз ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, …, 500.
           

Длину шпонки конструктивно принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы, согласовывая со стандартом и проверяют на смятие:

 

,

где - окружная сила, передаваемая шпонкой, Н;

,

- передаваемый крутящий момент, Н·мм;

- площадь смятия, мм2;

,

- рабочая длина шпонки, мм;

.

Если расчетное напряжение превышает допускаемое более чем на 5%, то применяют две шпонки, установленные под углом 180°. Постановка нескольких шпонок сильно ослабляет вал и ступицу, а также связана с технологическими затруднениями. В таких случаях шпонки заменяют шлицевыми соединениями.

 

Допускаемые напряжения смятия:

· При спокойной нагрузке и стальной ступице 110…190 Н/мм2;

· При спокойной нагрузке и чугунной ступице 70…100 Н/мм2;

· При значительных колебаниях нагрузки напряжения следует снижать на 50%.

 

 

Задача №4

Расчет болтового соединения, нагруженного осевой силой.

Рисунок 4

 

В таком соединении болт испытывает срез и смятие.

Формулы проверочного и проектировочного расчетов болта на срез имеют следующий вид:

,

 

,

где - внешняя сила, Н;

- диаметр стержня болта, мм;

- число плоскостей среза;

- число болтов;

- допускаемое напряжения на срез, МПа;

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности по формуле:

 

.

 





©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.