Проведем расчет прогоняемой резьбы из условия прочности на срез
Q / F ср ≤ [τ ср],
где F ср – площадь среза;
Q – осевое усилие в резьбовом соединении;
[τ ср] – допускаемое напряжение на срез.
Площадь среза витков
F ср = π ∙ d ∙ l / 2,
где l – длина прогоняемой резьбы, l = 0,026 м;
d − диаметр резьбы, d = 0,02 м;
F ср = 3,14 ∙ 0,026 ∙ 0,02 / 2 = 0,82 ∙ 10−3 м2.
Осевое усилие достигает
Q = 12,7 кН.
Допускаемое напряжение на срез
[τ ср] = 0,2 ∙ [σ] = 0,2 ∙ 200 = 40 МПа.
Условие прочности
Q / F ср = 12,7 ∙ 103 / 0,82 ∙ 10−3 = 15,5 МПа < [τ ср] = 40 МПа.
Условие прочности выполняется.
Расчет болтового крепления электродвигателя
Определим силу R, которую необходимую приложить к гаечному ключу при завинчивании гаек до появления в стержне болта (резьба М8) напряжений, равных пределу текучести.
Плечо приложение силы L = 15 ∙ d = 15 ∙ 0,008 = 0,12 м.
Осевая сила F при которой напряжение в стержне болта достигает предела текучести:
F = 
, (15)
где d1 − внутренний диаметр резьбы, d1 = 0,011 м;
δТ – предел текучести материала, δТ = 100 МПа
= 9,5 кН.
Максимально допускаемый момент при затяжке
М ≈ 0,15 ∙ F ∙ d0 = 0,15 ∙ 9,5 ∙ 103 ∙ 0,012 = 17,1 Н∙м.
Определим максимальную силу R, которую допускается приложить к ключу:
R = М / L = 17,1 / 0,12 = 142,5 Н.
Расчет сварного шва на прочность
Для расчета возьмем сварное соединение места крепления опор вала. Катет шва h = 0,005 м, длина шва l = 0,2 м.
В данном случае расчет ведется по условной методике, геометрически суммируя напряжения изгиба и растяжения
τ ' = 
, (12)
где τ ' – напряжение в сварочном шве;
τм – напряжение от момента;
τа – напряжение от силы Р.
Напряжение от силы Р = 12,7 кН, тогда напряжение от растягивающей силы будет
τа = 
= 
= 9,07 МПа.
Напряжение от момента
τм = М / Wс, (13)
где М – момент, действующий на сварочный шов;
Wс – момент сопротивления сварного шва, м3
Момент, действующий на один сварочный шов М = 889,6 Н∙м.
Момент сопротивления сварного шва определяется по формуле
Wс = 2 · 0,7 · l2 · h / 6, (14)
где h – катет шва;
l – длинна шва;
Wс = 2 ∙ 0,7 ∙ 0,22 ∙ 0,005 / 6 = 46,67 ∙ 10–6 м3.
Напряжение от момента будет
τм = 889,6 / 46,67 ∙ 10–6 = 19,06 МПа.
Общее напряжение в сварочном шве
τ '= 
= 21,11 МПа.
Предельно допустимое напряжение сварного шва:
, (15)
где dт – предел текучести, dт = 120 МПа;
S – запас прочности, S = 3.
[τ’] = 0,6 · 
= 24 МПа.
Так как допускаемое напряжение в сварочном шве равно 24 МПа, то делаем вывод, что все швы выдержат требуемую нагрузку.
Расчет сварного шва
Проведем расчет сварного шва крепления стяжки рамы со стойкой из условия прочности на отрыв (рисунок 3).
Рисунок 3 – К расчету сварного шва рамы
Действующая нагрузка будет только в горизонтальной плоскости и зависит от силы Р = 5 кН.
Расчет прочности тавровых соединений, нагруженных силой Р, выполняется по формуле:
, (16)
где t – напряжение, возникающее в сварном шве;
Р – сила, действующая на сварной шов;
l – длина шва, l = 0,05 м;
h – катет шва.
Расчет предельно допустимых напряжений сварного шва:
, (17)
где dт – предел текучести;
S – запас прочности.
Для материала сварочной проволоки допускаемое напряжение
[δТ] = 280 МПа.
[τ’] = 0,6 · 
= 56 МПа.
Напряжение, возникающее в сварном шве
τ = 5000 / (2 ∙ 0,05 ∙ 0,7 ∙ h) = 71429 / h.
Из условия прочности (формула 16)
71429 / h ≤ 56 ∙ 106
h ≥ 71429 / 56 ∙ 106 = 1,3 ∙ 10−3 м.
На основании расчета по ГОСТ 14771-76 принимаем катет шва h = 0,004 м и делаем шов прерывистым суммарной длинной l = 0,025 м. При принятых размерах сварного шва условие прочности (формула 16) выполняется.
Расчет педали на изгиб
Проведем расчет педали на изгиб (рисунок 4).
Педаль в своем сечении представляет прямоугольник с размерами 0,010х 0,020 м.
Изгибающее напряжение
σизг = 
. (18)
Рисунок 4 – К расчету педали
В опасном сечении момент будет
Мизг = R ∙ l = 250 ∙ 0,18 = 45 Н∙м.
Определим момент его сопротивления изгибу
W = b2 ∙ h / 6 = 0,012 ∙ 0,02 / 6 = 2 ∙ 10–6 м3.
Определим напряжение, возникающее от изгиба
σизг = Mизг / W = 45 / (2 ∙ 10–6) = 22,5 МПа.
Условие прочности: [σизг] ≥ σизг.
Для стали Ст3 допускаемое напряжение [σизг] = 160 МПа.
Условие прочности выполняется, т. к. допускаемое напряжение на изгиб много больше действительного.
Выбор пневмоцилиндра
Рассчитаем необходимое усилие пневмоцилиндра пресса.
Усилие штока, развиваемое пневмоцилиндром
Fшт = S ∙ r, (19)
где S − площадь поршня, м2;
r − удельное давление на 1 м2 площади поршня, r = 3 МПа;
Площадь поршня вычисляется по формуле
S = p ∙ dтр2 / 4, (20)
где dтр − требуемый диаметр поршня.
Fшт = p ∙ dтр2 / 4 ∙ r, (21)
отсюда
dтр2 = 4 ∙ Fшт / (p ∙ r). (22)
Требуемое усилие штока Fшт = 60 кН, тогда
dтр2 = 4 ∙ 60 ∙ 103 / (3,14 ∙ 3 ∙ 106) = 25,5 ∙ 10−3 м2;
dтр = 
= 0,16 м.
Применим пневмоцилиндр с диаметром поршня 0,16 м по ГОСТ 9838-92.
Расчет поперечины на изгиб
Рассчитаем поперечину на изгиб
Изгибающее напряжение
σизг = . (23)
В опасном сечении момент будет
Мизг = Р ∙ l / 2 = 60 ∙ 0,2 / 2 = 3 кН∙м.
Плита в своем сечении представляет прямоугольник с размерами 0,08х0,04 м.
Определим момент его сопротивления изгибу
W = b2 ∙ h / 6 = 0,042 ∙ 0,08 / 6 = 21,3 ∙ 10–6 м3.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 154.
