- •Павлецова н.К., дегтярев а.И., москалев в.А., нестеров а.А. Практикум по расчету сварных и резьбовых соединений
- •© Фгбу впо Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2014
- •Часть I Сварные соединения
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Применение сварных соединений
- •1.3. Конструктивные разновидности сварных соединений и типы швов
- •1.4. Расчет сварных соединений
- •1.4.3. Тавровые соединения
- •1.5. Выбор допускаемых напряжений
- •Напряжение в шве от изгибающего момента
- •1.6. Последовательность расчета сварных соединений
- •1.7. Пример расчета сварного соединения
- •2. Соединения деталей с натягом
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Неподвижность соединений с натягом под нагрузкой
- •2.3. Расчетный и требуемый натяг
- •2.4. Расчет на прочность деталей в соединениях с натягом
- •2.5. Последовательность расчета соединения с натягом
- •2.6.Пример расчета соединения с натягом
- •3. Резьбовые соединения
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Расчет одиночных винтов
- •3.3. Расчет соединений, включающих группу болтов
- •3.4. Расчет болтов при действии переменной нагрузки
- •3.5. Материалы крепежных деталей и допускаемые напряжения
- •3.6. Последовательность расчета резьбовых соединений
- •Примеры расчета резьбовых соединений Пример 1
- •Пример 2
- •4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •4.2. Материал шпонок и допускаемые напряжения
- •4.3. Оценка соединений призматическими шпонками и их применение
- •4.4. Общие замечания по расчету шпоночных соединений
- •4.5. Шлицевые соединения
- •Допускаемые напряжения смятия шлицевых соединений
- •4.6. Последовательность расчета шпоночных соединений
- •4.7. Последовательность расчета шлицевых соединений
- •Примеры расчета шпоночных и шлицевых соединений Пример 1
- •Пример 2
- •5. Ременные передачи
- •5.1. Схема ременной передачи
- •Достоинства ременных передач
- •Недостатки ременных передач
- •Размеры синтетических ремней по ост 17-969-84 и ту 17-21-598-87
- •5.2. Основы расчета ременных передач
- •В передачах клиновыми и поликлиновыми ремнями
- •Значения поправочных коэффициентов
- •5.3. Последовательность расчета ременных передач
- •Примеры расчета ременных передач Пример 1
- •Пример 2
- •13. Сила предварительного натяжения одного ремня
- •6. Цепные передачи
- •6.2. Приводные цепи
- •6.3. Звездочки
- •6.4. Передаточное число цепной передачи
- •6.5. Основные геометрические соотношения в цепных передачах
- •6.6. Силы в ветвях цепи
- •6.7. Критерии работоспособности и расчета цепной передачи
- •6.8. Последовательность расчета цепной передачи роликовой (втулочной) цепью
- •6.9. Последовательность расчета передачи зубчатой цепью
- •Последовательность расчета передачи зубчатой цепью
- •Примеры расчета цепных передач Пример 1
- •Пример 2
- •Часть 2 задания для выполнения контрольных работ первая группа задач
- •Задача №1
- •Задача №2
- •Задача №3
- •Задача №4
- •Задача №5
- •Задача №6
- •Задача №7
- •Допускаемое напряжение смятия для бетона н/мм2.
- •Задача №8
- •Допускаемое напряжение смятия для бетона н/мм2.
- •Задача №9
- •Дать заключение о пригодности намеченных конструктором болтов для крепления стойки к бетонному основанию и прочности сварных швов у основания стойки.
- •Допускаемое напряжение смятия для бетона н/мм2.
- •Задача №10
- •Определить диаметр болтов, крепящих кронштейн к железобетонной колонне и поставленных в отверстия с зазором; определить напряжение в швах.
- •Допускаемое напряжение смятия для бетона н/мм2.
- •Вторая группа задач (Соединения с натягом, шпоночные и шлицевые соединения)
- •Задача №3
- •Третья группа задач (Передачи гибкой связью)
Значения поправочных коэффициентов
Коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы Ср |
||||
Характер нагрузки |
спокой-ная |
с умеренными колебаниями |
со значительными колебаниями |
ударная и резко неравномерная |
Ср |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
Примечание. При двухместной работе Ср следует понижать на 0,1 при трехсменной - на 0,2 |
||||
Коэффициент влияния диаметра меньшего шкива Сd |
||||||
Диаметр шкива |
15 |
20 |
40 |
60 |
90 |
120 и более |
Сd |
0,6 |
0,8 |
0,95 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки между кордшнурами и уточными нитями плоского ремня СF = 0,85
|
|||
Коэффициент числа ремней в комплекте клиноременной передачи СZ |
|||
Ожидаемое число ремней Z |
2...3 |
4...5 |
6 |
СZ |
0,95 |
0,90 |
0,85 |
Коэффициент угла обхвата 1 на меньшем шкиве С |
||||||||
Угол обхвата 1, град |
180 |
170 |
160 |
150 |
140 |
130 |
120 |
|
|
для плоских ремней |
1 |
0,97 |
0,94 |
0,91 |
- |
- |
- |
С |
для клиновых и поликлиновых ремней |
1 |
0,98 |
0,95 |
0,92 |
0,89 |
0,86 |
0,83 |
Коэффициент влияния натяжения от центробежной силы СV |
||||||||||
Скорость ремня V, м/с |
1 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
50 |
70 |
СV для плоских, клиновых и поликлиновых ремней |
1,05 |
1,04 |
1 |
0,99 |
0,97 |
0,95 |
0,92 |
0,89 |
0,76 |
0,52 |
Коэффициент угла наклона линии центров шкивов к горизонту С |
||||
Угол наклона |
|
0...60 |
60...80 |
80...90 |
С |
|
1 |
0,9 |
0,8 |
Коэффициент влияния отношения расчетной длины ремня lp к базовой l0 |
|||||||
Отношение lp / l0 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
Cl |
Для клинового ремня нормального сечения |
0,82 |
0,89 |
0,95 |
1 |
1,04 |
1,07 |
Для клинового узкого и поликлинового ремней |
0,85 |
0,91 |
0,96 |
1 |
1,03 |
1,06 |
|
5.2.8. Расчет ремня по тяговой способности
По таблицам определяют допускаемое полезное напряжение [п]0 для типовых условий работы передачи.
Затем определяют допускаемое полезное напряжение [п] для реальных условий работы передачи.
После чего для плоских ремней определяют ширину ремня b,
Ширину ремня b округляют до стандартного значения.
На этой же научной основе рассчитывают и клиновые, и поликлиновые ремни.
По таблицам определяют мощность, передаваемую одним клиновым ремнем или поликлиновым ремнем с десятью клиньями [P0] в условиях типовой передачи.
Допускаемую
мощность, передаваемую одним клиновым
ремнем или поликлиновым ремнем с десятью
клиньями в реальных условиях работы
передачи определяют с учетом поправочных
коэффициентов
клиновым ремнем;
поликлиновым.
Значения [п]0 для прорезиненного плоского ремня приведены в табл. 5.6.
Таблица 5.6
Расчетные параметры кордшнурового прорезиненного ремня
, мм |
d1, мм |
0, Н/мм2 |
[п]0, Н/мм2 |
2,8 |
100 |
2 |
0,9 |
2,8 |
180 |
2 |
1,6 |
2,8 |
220 |
2 |
2,32 |
Значения [P0] для клиновых и поликлиновых ремней приведены в табл. 5.7.
Таблица 5.7
Допускаемая приведенная мощность [P0] кВт, передаваемая одним
клиновым ремнем, узким клиновым ремнем, поликлиновым ремнем
с десятью клиньями
Тип ремня |
Сечение, l0, мм |
Диаметр меньше- го шкива, d1, мм |
Скорость ремня, V, м/с |
|||||||
2 |
3 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|||
Кли- новой |
О 1320 |
63 |
- |
0,33 |
0,49 |
0,82 |
1,03 |
1,11 |
- |
- |
71 |
- |
0,37 |
0,56 |
0,95 |
1,22 |
1,37 |
1,40 |
- |
||
80 |
- |
0,43 |
0,62 |
1,07 |
1,41 |
1,60 |
1,65 |
- |
||
90 |
- |
0,49 |
0,67 |
1,16 |
1,56 |
1,73 |
1,90 |
1,85 |
||
100 |
- |
0,51 |
0,75 |
1,25 |
1,69 |
1,94 |
2,11 |
2,08 |
||
112 |
- |
0,54 |
0,80 |
1,33 |
1,79 |
2,11 |
2,28 |
2,27 |
||
|
A 1700 |
90 |
- |
0,71 |
0,84 |
1,39 |
1,75 |
1,88 |
- |
- |
100 |
- |
0,72 |
0,95 |
1,60 |
2,07 |
2,31 |
2,29 |
- |
||
112 |
- |
0,74 |
1,05 |
1,82 |
2,39 |
2,74 |
2,82 |
2,50 |
||
125 |
- |
0,80 |
1,15 |
2,00 |
2,66 |
3,10 |
3,27 |
3,14 |
||
140 |
- |
0,87 |
1,26 |
2,17 |
2,91 |
3,42 |
3,67 |
3,64 |
||
160 |
- |
0,97 |
1,37 |
2,34 |
3,20 |
3,78 |
4,11 |
4,17 |
||
Продолжение табл. 5.7 |
||||||||||
Тип ремня |
Сечение, l0, мм |
Диаметр меньше- го шкива, d1, мм |
Скорость ремня, V, м/с |
|||||||
2 |
3 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|||
|
Б 2240 |
125 |
- |
0,95 |
1,39 |
2,26 |
2,80 |
- |
- |
- |
140 |
- |
1,04 |
1,61 |
2,70 |
3,45 |
3,83 |
- |
- |
||
160 |
- |
1,16 |
1,83 |
3,15 |
4,13 |
4,73 |
4,88 |
4,47 |
||
180 |
- |
1,28 |
2,01 |
3,51 |
4,66 |
5,44 |
5,76 |
5,53 |
||
200 |
- |
1,40 |
2,10 |
3,73 |
4,95 |
5,95 |
6,32 |
6,23 |
||
224 |
- |
1,55 |
2,21 |
4,00 |
5,29 |
6,57 |
7,00 |
7,07 |
||
Узкий кли-новой |
УО 1600 |
62 |
- |
0,68 |
0,95 |
1,50 |
1,80 |
1,85 |
- |
- |
71 |
- |
0,78 |
1,18 |
1,95 |
2,46 |
2,73 |
2,65 |
- |
||
80 |
- |
0,90 |
1,38 |
2,34 |
3,06 |
3,50 |
4,66 |
- |
||
90 |
- |
0,92 |
1,55 |
2,65 |
3,57 |
4,20 |
4,50 |
4,55 |
||
100 |
- |
1,07 |
1,66 |
2,92 |
3,95 |
4,72 |
5,20 |
5,35 |
||
112 |
- |
1,15 |
1,80 |
3,20 |
4,35 |
5,25 |
5,85 |
6,15 |
||
125 |
- |
1,22 |
1,90 |
3,40 |
4,70 |
5,70 |
6,42 |
6,85 |
||
|
УА 2500 |
90 |
- |
1,08 |
1,56 |
2,57 |
- |
- |
- |
- |
100 |
- |
1,26 |
1,89 |
3,15 |
4,04 |
4,46 |
- |
- |
||
112 |
- |
1,41 |
2,17 |
3,72 |
4,88 |
5,61 |
5,84 |
- |
||
125 |
- |
1,53 |
2,41 |
4,23 |
5,67 |
6,0 |
7,12 |
7,10 |
||
140 |
- |
1,72 |
2,64 |
4,70 |
6,3 |
7,56 |
8,25 |
8,43 |
||
160 |
- |
1,84 |
2,88 |
5,17 |
7,03 |
8,54 |
9,51 |
9,94 |
||
|
УБ 3550 |
140 |
- |
1,96 |
2,95 |
5,00 |
6,37 |
- |
- |
- |
160 |
- |
2,24 |
3,45 |
5,98 |
7,88 |
9,10 |
9,49 |
- |
||
180 |
- |
2,46 |
3,80 |
6,70 |
9,05 |
10,6 |
11,4 |
11,5 |
||
200 |
- |
2,64 |
4,12 |
7,3 |
10,0 |
11,9 |
13,1 |
13,3 |
||
224 |
- |
2,81 |
4,26 |
7,88 |
10,7 |
13,0 |
14,6 |
15,1 |
||
Поли- клино- вой |
К 710 |
40 |
0,65 |
0,90 |
1,4 |
2,4 |
3,2 |
3,7 |
- |
- |
45 |
0,7 |
0,98 |
1,55 |
2,7 |
3,6 |
4,3 |
4,9 |
- |
||
50 |
0,76 |
1,06 |
1,65 |
2,9 |
4,0 |
4,8 |
5,3 |
- |
||
63 |
0,85 |
1,18 |
1,86 |
3,4 |
4,6 |
5,7 |
6,4 |
6,8 |
||
71 |
0,88 |
1,25 |
2,0 |
3,6 |
4,9 |
6,0 |
6,9 |
7,4 |
||
80 |
0,92 |
1,3 |
2,05 |
3,7 |
5,2 |
6,4 |
7,3 |
7,9 |
||
90 |
0,95 |
1,35 |
2,15 |
3,9 |
3,4 |
6,7 |
8,0 |
8,7 |
||
100 |
0,97 |
1,38 |
2,2 |
4,0 |
5,6 |
6,9 |
9,2 |
9,1 |
||
|
Л 1600 |
80 |
1,9 |
2,57 |
3,9 |
6,4 |
7,9 |
8,3 |
- |
- |
90 |
2,2 |
2,96 |
4,5 |
7,6 |
9,7 |
10,8 |
- |
- |
||
100 |
2,3 |
3,2 |
5,0 |
8,6 |
11,2 |
12,7 |
13,0 |
- |
||
112 |
2,54 |
3,53 |
5,5 |
9,6 |
12,7 |
14,7 |
15,3 |
- |
||
125 |
2,7 |
3,76 |
5,9 |
10,4 |
13,9 |
16,3 |
17,4 |
17,0 |
||
140 |
2,9 |
4,04 |
6,3 |
11,0 |
15,0 |
17,8 |
19,2 |
19,0 |
||
|
M 2240 |
180 |
7,1 |
9,57 |
14,5 |
24,0 |
30,2 |
32,8 |
31,8 |
24,2 |
200 |
7,7 |
10,56 |
16,3 |
27,7 |
35,8 |
30,3 |
40,4 |
35,4 |
||
224 |
8,5 |
11,67 |
18,0 |
31,3 |
41,2 |
47,5 |
49,5 |
46,3 |
||
5.2.9. Долговечность ремня
Долговечность ремня определяется в основном его сопротивлением усталости, которое зависит не только от значений напряжений, но также и от числа циклов напряжений, т.е. от числа пробегов ремня в единицу времени.
Под влиянием циклического деформирования и сопровождающего его внутреннего трения в ремне возникают усталостные разрушения - трещины, надрывы. Ремень расслаивается, ткани перетираются.
Полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня, при котором четыре раза меняются напряжения (см. рис. 5.11). Число пробегов ремня за весь срок работы передачи.
где V скорость ремня, м/с; l длина ремня, м; [U] допускаемая частота пробегов, с-1.
Практика рекомендует:
- для плоскоременной передачи [U] 15 c-1,
- для клиноременной и поликлиноременной [U] 30 c-1.
Чем больше U, тем выше частота циклов, тем меньше срок службы ремня. Соотношение U [U] условно выражает долговечность ремня и его соблюдение гарантирует срок службы 1000...5000 ч.
В основе создаваемых в настоящее время методов расчета ремней на долговечность лежит уравнение наклонного участка кривой усталости (рис. 5.13), по которому наибольшее напряжение в ремне
где С и m постоянные, определяемые экспериментально для каждой конструкции ремня; N число циклов нагружения за полный срок службы.
Рис. 5.13. Кривая усталости
Отсутствие достаточных экспериментальных данных пока не позволяет рассчитывать ремни на долговечность, поэтому ограничиваются проверкой частоты пробегов U, а также выбором d1 в рекомендуемых пределах. ГОСТ 1284.3-80 для клиновых ремней рекомендует оценивать долговечность по формуле
ч,
где l длина ремня, м; V скорость ремня, м/с; N0 базовое число циклов
- для клиновых ремней с кордной тканью
N0 = 4,6 × 106 для сечений О и А;
N0 = 4,7 × 106 для сечений Б, В, Г;
N0 = 2,5 × 106 для сечений Д и Е;
- для ремней с кордшнуром всех сечений
N0 = 5,7 × 106.
