Потребная сила затяжки из условия не раскрытия стыка

Детали, материалы и их характеристики.

Составные элементы данной сборочной единицы:

1) Пята - штампованная деталь L=32 мм. d=32 мм.

2) Подшипник.

3) Втулка – штампованная деталь S=9,6 мм.

4) Пластина – полоса S=9,6 мм.

5) Ребро – полоса S=9,6 мм.

6) Основание – полоса в=12,8 мм.

7) Шпилька.

Материал данной конструкции должен обладать следующими свойствами:

- Достаточная прочность

- Хорошая свариваемость

- Относительная дешевизна

Принимаем основной материал конструкции сталь Ст3 ГОСТ 380-94.

Механическая характеристика материала дана в таблице 1.1 [2, табл. 1.1, с.7]

Таблица 1.1 Механическая характеристика стали Ст3 ГОСТ 380-94

Марка стали	Предел сопротивления ,МПа	Предел текучести ,МПа	Относительное удлинение, %
Ст3	400…490	240	29

Геометрические размеры конструкции.

d=32 мм

S=9,6 мм.

L=32 мм.

a=64мм.

в=12,8 мм.

Высота пластины h определяется из условия прочности при изгибе.

, где - допускаемое напряжение при изгибе [1, с. 86].

- осевой момент сопротивления изгибу.

Рис. 1.1 Упрощенная схема конструкции

,

где центральный момент инерции сечения определяется (рис.1) как:

Подставляя значения, получим:

Получим:

Уравнение решается методом подбора:

Следовательно, принимаем .

Проверка условий прочности при полученных значениях:

- условие прочности при изгибе выполняется.

2. Сварное соединение

Конструкция соединения

Элементы конструкции (диск и цилиндр, кольцо и цилиндр) свариваются ручной электродуговой сваркой по ГОСТ 5264-80 электродами Э42А ГОСТ 9466. Детали соединены в тавр, без скоса кромок односторонними швами по замкнутой линии.

Катет швов при , принимаем к=8 мм.

Условное обозначение соединения – Т3

Соединение основания 6 и пластины 4 с ребрами 5 тавровое (тип Т3), швы двухсторонние. Условное обозначение соединения – Н1 [6. с.323]

Данные швы являются рабочими. Катет швов . Все швы рассчитываются на срез по биссекторной плоскости.

Расчет соединения

Сварные швы диска и цилиндра, кольца и цилиндра одинаковые, и воспринимают общую нагрузку в равной степени. Следовательно, произведем расчет одного из швов с половинчатой нагрузкой, действующей на него.

Отрывающая сила , приложенная в точке Р, на цилиндре, создаёт момент с плечом а.

Допускаемые напряжения на срез швов, выполненных вручную электродами Э42А, при постоянной нагрузке [1, табл. 2, стр.32]:

, (2.1)

где - допускаемое напряжение основного материала при растяжении (для стали Ст3 =160 МПа)

- допускаемое напряжение на срез

Рис. 2.1 Конструкция шва с нагрузками

Тогда на соединение будут действовать:

1. Отрывающая сила F=18000 Н

2. Изгибающий момент М_х=F*а=1440 Нм

Напряжения в крайних точках будут одинаковые. Поэтому достаточно рассчитать напряжения для одной.

Сдвигающая сила Fа= 18000 Н

Вращающий момент T=FD/2000=180000,08/2000=720Нм

В связи с близостью сварного шва к силе Fа, шов рассчитывают на срез только от сдвигающей силы [9, с 43], пренебрегая вращающим моментом. Сила Fа приложена в т. Р.

Напряжения от силы F:

где = мм² - площадь фигуры швов

Условие прочности выполняется

3. Болтовое соединение

Конструкция соединения

Рис. 3.1

Наиболее нагруженным болтом на отрыв является болт 1 (рисунок 3.1).

Размеры стыка:

L=140 мм В=140 мм

мм мм

Нагрузки:

Сдвигающая нагрузка на один болт

3.2 Потребная сила затяжки болтов для предотвращения сдвига

(3.1)

где f-коэффициент трения (0,15 сталь о сталь)

k=1,5 - коэффициент затяжки

i - число плоскостей сдвига

2.3 Расчет наиболее нагруженного болта от момента .

Внешняя сила, действующая на болт 1:

(3.2)

где - максимальное расстояние от центра тяжести до наиболее удаленной точки;

- расстояние от центра тяжести стыка до i-ого болта;

m = 2 - число болтов в одном поперечном ряду от оси;

n = 1 - число поперечных к оси X рядов болтов с одной стороны;

Потребная сила затяжки из условия не раскрытия стыка.

(3.3)

где - коэффициент внешней нагрузки;

k = 2 - коэффициент надёжности

- площадь стыка (3.4)

- момент сопротивления стыка

2.5 Расчётная нагрузка на болт.

(3.6)

2.6 Внутренний диаметр резьбы болта.

(3.7)

где - допускаемое напряжение на разрыв.

(3.8)

(3.9)

где - предел текучести болта, для болта класса точности 8.8:

МПа

(3.10)

где - коэффициент безопасности

По ГОСТ 22042-76 d=16мм, выбираем шпильку M16 - 6g x 35.88.016 ГОСТ