Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Башмак для точной установки по уровню тяжелых станков - файл Расчетная работа.docx


Башмак для точной установки по уровню тяжелых станков
скачать (209.8 kb.)

Доступные файлы (3):

Расчетная работа.docx299kb.04.12.2010 22:09скачать
Спецификация.spw
Чертеж.cdw

содержание

Расчетная работа.docx

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Кафедра механики композиционных материалов и конструкций

Группа Ад-08-2


Расчетная работа

По деталям машин

Тема: соединения

ДМ1-03.00.00 ПЗ


Выполнил: Борисов Е.А.

Проверил: Мажов Б.Д.


г. Пермь

2010


Оглавление


















ДМ01-03.00.00 СБ
















Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата

Разраб.

Борисов Е.А.







Башмак для точной установки по уровню

Тяжелых станков

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Мажов Б.Д.
















2

12













Гр. АД-08-2

Н. Контр.










Утв.














Материал клиньев – Сталь 15 (σт=240 Н/мм2, σв=450 Н/мм2) [1, с. 7]

  1. ^ Расчет и проектирование основных деталей конструкции

    1. Расчет реакций в клиньях

Составим уравнения равновесия для каждого клина в отдельности, для первого клина уравнения будут выглядеть следующим образом:

N1-fN2cosβ-N2sinβ=0-fN2sinβ-P+N2cosβ-fN1=0

Из второго уравнения выражаем реакцию N1:
N1=N2fcosβ+sinβ

И подставляем ее во второе уравнение:

-fN2sinβ-P+N2cosβ-fN2fcosβ+sinβ=0

Из полученного уравнения найдем реакцию N2:

N2=Pcosβ-fsinβ-ffcosβ+sinβ=28 0000,9659-0,2∙0,2588-0,2(0,2∙0,9659+0,2588)==33 976,3 Н

Найдем реакцию N1:

N1=N2fcosβ+sinβ=33 976,3∙0,2∙0,9659+0,288=16 348,7 Н

Составим уравнения равновесия для второго клина:

fN2cosβ+N2sinβ+fN3-Pв=0N3+fN2sinβ-N2cosβ=0

Найдем реакцию N3 из второго уравнения:

^ N3=-fN2sinβ+N2cosβ=31 059,8 Н

И найдем Pв, подставив ее в первое уравнение:

Pв=fN2cosβ+N2sinβ+fN3=21 507,4 Н

    1. Проверочный расчет на изгиб первого швеллера

Расчетная схема – консольная балка.



      1. Допускаемые напряжения

σи=σтFεs 1, формула 1.10


Где ε – масштабный фактор, ε=0,9 [1, рис.1.5];
s – коэффициент безопасности, s=3 (стальное литье) [1, с.17];
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















4

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата

σтF – расчетный предел текучести при изгибе,
σтF=1,2σт=1,2∙260=312 Н/м2 [1, с.11];
σи=312∙0.93=93,6 Н/мм2



      1. 

      2. Касательные напряжения от перерезывающей силы

τN1=FA [1, фформула 1.4]
Где F – сдвигающая сила, F=N1=16 348,7 Н;
A – площадь сечения сдвига, A=hшвsшв=120∙4,8=576 мм2;

τN1=16 348,7576=28,38 Н/мм2

      1. Нормальные напряжения от изгибающего момента

σи=MmaxWx [1, фформула 1.5]

Где Mmax – максимальный момент, действующий на стержень,
Mmax=Pвhшв-t-R=16 348,7∙120-7,8-7,5= 1 711 708,89 Н∙мм;
Wxосевой момент сопротивления сечения, Wx= hшвsшв26=460,8 мм4;
σи=MmaxWx=1 711 708,89460,8=3714 Н/мм2

      1. Суммарные напряжения

Суммарные напряжения находим исходя из четвертой теории прочности

σпрIV=σи2+3τN12=3714,652+3∙28,382=3715 Н/мм2>93,6 Н/мм2

Напряжения в швеллере значительно превосходят допустимые значения.

Для усиления конструкции дополнительно приварим пластинку толщины sшв к швеллеру как показано на рисунке.

      1. ^ Расчет доработанной конструкции

Рассчитаем прочность получившейся конструкции

Касательные напряжения:

τN1=N12∙hшв∙sшв=16 348,72∙120∙4,8=14,19Нмм2

Напряжения изгиба:

σи=MmaxρmaxJx [1, формула 2.4]

Где ρmax – максимальное расстояние от оси;
Jx – осевой момент инерции сечения, Jx=hb312 (для прямоугольного сечения);
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















5

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата



Jx=Jнар-Jвнутр=hшвbшв+sшв312-hшвbшв-sшв312==120∙56,8312-120∙47,2312=780 963,8 мм3

ρmax=bшв+sшв2=52+4,82=28,4 мм

σи=1 711 708,89∙28,4780 963,8= 62,24 Н/мм2

Суммарные напряжения:

σпрIV=σи2+3τN12=62,242+3∙14,192=66,91 Н/мм2<93,6

Напряжения не превышают допустимые, конструкция работоспособна.



  1. ^ Расчет сварного соединения

Расчетная схема – консольная балка. Имеем сложное напряженное состояние (изгиб и срез). Сварка ручная дуговая электродом Э42.

Найдем допускаемое напряжение среза в швах

σр=σтεsKsσ [1, формула 2.13]

Где ε – масштабный фактор, ε=0,9 для сварных соединений [1, с.32];
Ksσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при статических нагрузках,
Ksσ=1 (тавровое соединение) 1, с.32;
s – коэффициент безопасности, s=1,4 для низколегированной стали[1, с.32];
σр=240∙0,91,4∙1=154,3 Н/мм2

τср'=0,6σр=92,6 Н/мм2 [1, таблица 2.1]

Находим напряжения от изгибающего момента
τM=MρmaxIx [1, формула 2.4]

Где M – момент, действующий на шов,
M=N1∙hшв=16 348,7∙120=1 961 844 Н∙мм;
Ix=Jнар-Jвнутр=hшвbшв+1,4k312-hшвbшв312=647 710 мм4;
ρmax=b+1,4k2=52+1,4*52=29,5 мм;
τM=1 961 844∙29,5647 710=89,35 Н/мм2

Найдем напряжения от сдвигающей силы
τN1=FA [1, фформула 1.4]
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















6

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата





Где F – перерезывающая сила, F=N1=16 348,7 Н;
A – площадь сечения сварных швов, A=2∙0,7k∙hшв=840 мм2;
τN!=16 348,7840=19,46Нмм2

Результирующие напряжения находим по теореме Пифагора

τ'=τN12+τM2=892+19,462=91,1<92,6
Напряжения не превышают допустимое значение, конструкция работоспособна.

  1. Расчет резьбового соединения

    1. Расчет болта

Материал для болта выбираем предварительно сталь 35 (σт=320 Н/мм2)



      1. Внутренний диаметр болта

Внутренний диаметр болта определяем из условия статической прочности болта:
d1=4FрСπσр 2, формула 10

Где Fр – расчетное усилие на болте, Fр=Pв=21 507,4 Н;
σр – допускаемые напряжения растяжения/сжатия, σр=σтs [3, с.10];

sкоэффициент запаса прочности, s=3,5 ожидаемое значение d болта d>16 3, с.10
C – коэффициент, учитывающий напряжения кручения в теле болта, С=1,3 [3, с. 10]

σр=σтs=3203,5=91,43 Н/мм2

d1=4∙21 507,4∙1,3π∙91,43=17,2 мм

      1. Средний диаметр болта

Рассчитаем средний диаметр болта из условия ее износостойкости

d2=FрπΨhΨHp, 3, формула 11
Где Fр – расчетное усилие на болте, Fр=Pв=21 507,4 Н;
Ψh – отношение рабочей высоты профиля к шагу резьбы, Ψh=0,5 трапециедальная резьба 3,с.11;
ΨH=2 средняя резьба 3,с.11;
p – допускаемое давление в резьбе, p=11 Мпа сталь-сталь[3, с.11];
d2=21 507,43,14∙0,5∙2∙11=24,95 мм

Условие износостойкости требует большего диаметра болта, поэтому принимаем болт
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















7

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата


М30 ГОСТ 9150-81 d=30 мм; d1=26,211 мм;d2=27,727 мм;P=3,5 мм

      1. ^ Проверка болта на самоторможение

Угол подъема резьбы:
ψ=arctgPπd1 [2, с.847]

Где P – шаг резьбы, P=3,5 мм;
d1 – внутренний диаметр болта, d1=26,211 мм;
ψ=arctg3,53,14∙26,211=2026'



Приведенный угол трения:
ρ'=arctgfcosa2 [2,с.847]

Где f – коэффициент трения, f=0,2;
a – угол профиля резьбы, a=600 (метрическая резьба);
ρ'=arctg0,2cos30=130

ψ<ρ'

Условие самоторможения выполняется.

      1. ^ Проверка болта на устойчивость

Так как из условия задачи Lmaxd=8>7, то болт необходимо рассчитать на устойчивость.
Сначала найдем приведенную длину:
lпр=μLmax, 3, с.12
Где μ – коэффициент, зависящий от условий закрепления болта, μ=2 (c одной стороны жесткая заделка, с другой-свободный конец) [3, с.12];
Lmax – наибольшая рабочая длина болта, Lmax=8d=8∙30=240 мм (по условию задачи);
lпр=2∙240=480 мм

lпр≥25d1=25∙26,211=655,275 мм
Приведенная длина не удовлетворяет условию, поэтому проверку болта на устойчивость будем производить по условию:
σ=4Fрπd12≤σ+1υ
Где υ – коэффициент понижения допускаемого напряжения в зависимости от гибкости стержня υ=0,824lпрd1=64 3, с.12;
σ+1=σр=91,43, 3, с.10;
σ=4∙21 507,43,14∙26,2112=39,86<91,43*0,82=74,97
Условие выполняется, устойчивость болта обеспечена.



    1. ^ Расчет гайки

      1. Высота гайки

Материал гайки – БрОЦС4-4-17 (σв=150 Н/мм2, σт=90 Н/мм2) [3, табл.8]

Высота гайки определяется по формуле:
H=ΨHd2=2∙27,727=55,454 мм [3, формула 12]

Принимаем размер гайки из ряда нормальных линейных размеров H=56 мм
Сделаем проверку высоты из расчета на допускаемое давление:
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















8

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата



H=zP

z≥4Qπd2-d12q, 2, с.848

Где Q – усилие, действующее на болт, Q=21 507,4 Н;
d – наружный диаметр болта, d=30 мм;
d1 – внутренний диаметр болта, d1=26,211 мм;
q – допускаемое давление в резьбе, q=11Нмм2сталь-бронза


z≥4∙21507,43,14∙302-26,2112∙11=11,7
Так как z>10, то принимаем резьбу M36 ГОСТ 9150-81

(d=36 мм; d1=31,670 мм;d2=33,402 мм;P=4 мм)

С учетом новой резьбы получим:

z≥4∙21507,43,14∙362-31,6702∙11=8,5

H=9∙4=36 мм

В первый раз была получена высота гайки такая, что число витков z>10, при этом остальные витки не будут работать, поэтому уменьшаем высоту до H=36 мм.

      1. ^ Наружный диаметр гайки

Определим наружный диаметр гайки из условия прочности на растяжение

D=4Fπ[σр]+d2, [1, с.73]

Где F – усилие, действующее на болт, F=21 507,4 Н;
[σр] – допускаемые напряжения растяжения, σр=σвs=902.5=36 Н/мм2 [1,с.73];
d – наружный диаметр болта, d=36 мм;

D=4∙21 507,43,14∙36+362=45,35мм
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















9

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата



Принимаем диаметр гайки D=46 мм

      1. Диаметр буртика гайки

Определим диаметр буртика из условия прочности на смятие

D1=4Fπσсм+D2 1, с.73

Где F – усилие, действующее на болт, F=21 507,4 Н;
[σсм] – допускаемые напряжения смятия, σсм=0,4σт=0,4∙90=36 Н/мм2 1, с.73;

D1=4∙21 507,43,14∙36+462=53,6мм

Принимаем диаметр гайки D1=54 мм

      1. Высота буртика гайки

Высоту буртика определяем из условия прочности на срез

h=FπD[τср] [1.с.73]

Где F – усилие, действующее на болт, F=21 507,4 Н;
D – наружный диаметр гайки, D=46;
τср – допускаемые напряжения среза, τср=30Нмм2бонзовая гайка1, табл.4.4

h=21 507,43,14∙46∙30=4,96 мм

Принимаем высоту буртика h=5 мм

    1. ^ Момент на ключе

Пересчитаем угол подъема винтовой линии для нового диаметра болта

ψ=arctg43,14∙31,670=2018'



Момент на винте при закручивании находится по формуле:

Tзав=Fd22tgψ+ρ'+Ffdm2 1, формула 4.6

Где F – осевое усилие, F=21507,4 Н;
d2 – средний диаметр болта, d2=33,402 мм;
ψ – угол подъема винтовой линии, ψ=2018';
f – коэффициент трения, f=0,2;
dm – диаметр опорной поверхности, dm=d1=31,670 мм;
Tзав=21507,4∙33,4022tg2018'+130+21507,4∙0,2∙31,6702=166 378,6 Н∙мм

  1. Проверочный расчет на изгиб второго швеллера

Расчетная схема – консольная балка. Допускаемые напряжения возьмем из проверочного расчета первого швеллера σи=93,6 Н/мм2.



    1. Касательные напряжения от перерезывающей силы

τPв=FA [1, фформула 1.4]
Где F – сдвигающая сила, F=Pв=21 507,4 Н;
A – площадь сечения сдвига,
A=hшв-D1sшв=(120-54)∙4,8=316,8 мм2;

τPв=21 507,4316,8=67,9 Н/мм2

    1. Нормальные напряжения от изгибающего момента

σи=MmaxρmaxJx [1, фформула 2.4]

Где Mmax – максимальный момент, действующий на стержень,
Mmax=Pв∙hшв2-t-R=21 507,4∙60-7,8-7,5=961 380,8 Н∙мм;
Jx=hb312 (для прямоугольного сечения);

Jx=Jнар-Jвнутр=hшвsшв312-(hшв-D1)sшв312=120∙4,8312-66∙4,8312=497,7 мм3

ρmax=sшв=4,8 мм

σи=MmaxρmaxJx=961 380,8∙4,8497,7=9 271,9 Н/мм2
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















10

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата



    1. Суммарные напряжения

Суммарные напряжения находим исходя из четвертой теории прочности

σпрIV=σи2+3τPв2=9 271,92+3∙67,92=9 272,65 Н/мм2>93,6 Н/мм2

Напряжения в швеллере значительно превосходят допустимые значения.



Для усиления конструкции дополнительно приварим пластинку с отверстием для болта диаметра D1 для облегчения расчета и толщины sшв.

    1. ^ Расчет доработанной конструкции

Рассчитаем прочность получившейся конструкции

Касательные напряжения:

τPв=Pв2hшв-D1sшв=21 507,42∙120-54∙4.8=33,9Нмм2

Напряжения изгиба:

σи=MmaxρmaxJx

Где Mmax= 961 380,8 Н∙мм;
ρmax – максимальное расстояние от оси;
Jx – осевой момент инерции сечения,
Jx=hb312 (для прямоугольного сечения);

^ Jx=Jнар-Jвнутр=(hшв-D1)bшв+sшв312-(hшв-D1)bшв-sшв312==66∙56,8312-66∙47,2312=429 530 мм3

ρmax=bшв+sшв2=52+4,82=28,4 мм

σи=961 380,8∙28,4429 530= 63,56 Н/мм2

Суммарные напряжения:

σпрIV=σи2+3τN12=63,562+3∙33,92=86,5 Н/мм2<93,6

Напряжения не превышают допустимые, конструкция работоспособна.
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















11

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата



Список литературы

        1. Детали машин в примерах и задачах: [Учебное пособие Д 38/С.Н. Ничипорчик, М.И. Корженицкий, В.Ф. Калачев и др.]; Под общ. ред. С.Н. Ничипорчика. – 2-е издание – Мн.: высш. школа, 1981 – 432 с.

        2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машинострителя: в 3-х т. Т.2. – 9-е изд., перераб. И доп./ под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2006. – 928 с.

        3. Н.П. Баловнев расчет резьбовых соединений и механизмов: методические указания к разделу курса «детали машин и основы конструирования» для всех машиностроительных специальностей. – Москва: МГТУ «МАМИ», 1999 – 39 с.
















ДМ01-03.00.00 СБ

Лист
















12

Изм.

Лист

документа

Подпись

Дата





Скачать файл (209.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации