Крепление полосы к косынке


Полоса приварена к косынке прорезным и 2-мя фланговыми швами и нагружена растягивающей силой Р. (Рис. 3.2.2)

Материал полосы — сталь СтЗ. Сварка выполнена электродами Э34 вручную. Найти длину фланговых швов lф и длину прорези lпр, если катет шва k =8 мм, ширина прорези lпр= 20 мм и сварное соединение должно быть равнопрочно растягиваемой полосе.

Решение.

Допускаемая Крепление полосы к косынке нагрузка на растяжение для полосы

где для стали СтЗ принято [sр] = 160 Н/мм2.

Расчет сварного соединения исполняем по принципу независимости работы швов, т. е. принимаем, что любой из швов передает на косынку усилие, пропорциональное его расчетной площади. На рис. 3.2.3 показана эпюра про­дольных сил для полосы. Превышение длины фланговых Крепление полосы к косынке швов над длиной прорези определяем из условия: в сечении 2—2 напряжения в полосе с уче­том ослабления ее прорезью должны быть равны допускаемым. Допускаемая продольная сила в сечении 2—2

как следует, на участке 2—3 фланговые швы должны передать на косынку усилие

Усилие DN передают участки фланговых швов длиной lф—lпр. Опреде­ляем эту длину Крепление полосы к косынке из условия прочности швов на срез;

где принято

На участке 1—2 усилие передается прорезным швом и участками флан­говых швов длиной lпр:

Совсем получаем длину прорези lпр = 139 мм, длину фланговых швов lф = 139 + 43 = 182 мм.

Сварка железных полос

Полосы из стали Ст2 сварены встык вруч­ную электродами Э42. Осевая сила меняется в границах от Крепление полосы к косынке Pmin = от 0,5Рmахдо Рmах. Найти допускаемое значение Рmах.


Решение.

Основное (при статическом нагружении) допускаемое напряжение для свариваемых полос [s]р=140 Н/мм2.

Допускаемое напряжение для шва при переменной нагрузке

Условие прочности сварного шва

откуда

Комбинированный шов

Проверить крепкость сварных швов в соединении (Рис. 3.2.4). Материал полосы — сталь СтЗ. Сварка ручная электродом Э Крепление полосы к косынке34.


Решение.

Расчет ведем по методу полярного момента инерции

Определяем положение центра масс швов. Абсцисса центра масс проекции швов на плоскость чертежа, отсчитываемая от вертикальной кромки полосы,

Момент инерции швов относительно оси х

Момент инерции швов относительно оси у

Полярный момент инерции швов относительно центра масс их про­екции

Расчетный полярный момент инерции швов (с учетом Крепление полосы к косынке угрозы их раз­рушения по биссекторному сечению)

Момент от силы Р

Haпpяжeниe от момента в точке, более удаленной от центра масс швов,

Напряжение от осевой силы

Подставив суммарную расчетную площадь сварных швов

получим

Напряжение от сдвигающей силы (в предположении, что она восприни­мается только вертикальным швом)

где

Результирующее напряжение в точке Крепление полосы к косынке С равно геометрической сумме tm и tn. Наибольшее напряжение tm ориентировано перпендикулярно rmax

(определено построением);

Суммарное напряжение в точке D определяется как геометрическая сумма 3-х напряжений: tn; (tm)D и tP:

(определено построением векторного многоугольника).

Консольное соединение

Проверить крепкость сварных швов соединения. Допускаемое напряжение на срез сварных швов [t]CP = 96 Н/мм2.


Решение Крепление полосы к косынке.

Определяем расчетный момент инерции сварных швов (с учетом опас­ности их разрушения по биссекторным плоскостям):

Наибольшие напряжения в шве от извива

Напряжения в швах от растяжения

Расчетная площадь сварных швов

Подстановка числовых значений усилия и расчетной площади дает

Напряжения в швах от сдвига (в предположении, что сдвигающая сила воспринимается только вертикальными швами Крепление полосы к косынке)

Расчетная площадь вертикальных швов

Подставив числовые значения Q и FВ, получим

Результирующее расчетное (условное) напряжение в небезопасной точке вертикального шва

3.2.6.Крепление уголка

Найти длину швов, крепящих уголок 100х100х10 мм к по­лосе (Рис. 3.2.6.). Соединение должно быть равнопрочным основному элементу. Полоса и уголок из стали Ст3. Сварка — ручная. Нагрузка — статическая.

Решение.

Определяем допускаемое напряжение Крепление полосы к косынке растяжения уголка (при sТ = 240 Н/мм2 и [s]=1,35),

Определяем допускаемое напряжение среза в шве по табл. 4 приложения, приняв электроды марки Э42:

Находим усилие, которое может передать уголок, имеющий сечение А=1920 мм2 (ГОСТ 3509—57):

Определяем надобную суммарную длину лобового и флангового швов, приняв катет шва k = d = 10 мм;

Длина фланговых швов

Определяем нагрузку Крепление полосы к косынке, приходящуюся на фланговые швы.

Фланговые швы размещены несимметрично относительно центра масс сечения уголка. Эти расстояния принимаем по ГОСТ 8509—77:

a = 28,3, b = 100 - 28,3 = 71,7мм. Исходя из того, что нагрузка на фланговые швы распределяется по закону рычага, находим:

Находим длину каждого флангового шва:

Беря во внимание недостатки шва (непровар сначала и кратер Крепление полосы к косынке в конце), увеличиваем длину фланговых швов и принимаем l1 = 270 мм, l2 = 117 мм.

3.2.7. Крепление кронштейна корпуса подшипника

Кронштейн корпуса подшипника сечением l * b = 60х40мм приварен к основа­нию угловыми швами по периметру (Рис. 3.2.7). Катет шва k=10 мм. Кронштейн воспринима­ет переменную нагрузку fmax= 6,5 кН; L=160 мм. Коэффициент асимметрии цикла напряжений r Крепление полосы к косынке = 0. Материал кронштейна — сталь Ст3. Суммарное число циклов нагружения за срок службы NS = 107. Проверить крепкость свар­ных швов.

Решение.

Определяем напряжение в швах от момента M = F * L:

где Wшв — момент сопротивления швов:

Iшв — момент инерции периметров швов:

I’шв — расчетный момент инерции швов:

Определяем напряжение в швах Крепление полосы к косынке от силы F(без учета поперечных швов):

Результирующее напряжение от деяния момента и силы определяется геометрическим сложением:

Определяем допускаемое напряжение среза:

Предел выносливости свариваемого материала:

где t-1= 110 Н/мм2 и sb= 400 Н/мм2; yt = 0 — коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла. Принимаем: e = 0,9 —масштабный фактор; [s] = 1,3 — коэффи­циент безопасности; Kt Крепление полосы к косынке = 2 — действенный коэффициент концентра­ции напряжений шва; b = 1—коэффициент воздействия свойства обработки поверхности (учитывается в Kt).

Определяем коэффициент долговечности


где N0 = 3,4×106—базисное число циклов перемены напряжений; NLE - эквивалентное число циклов перемены напряжений:

При показателе степени кривой выносливости m:

,

Подставляя значения, получим

Условие прочности соблюдается:

3.2.8. Крепление кронштейна

Высчитать кронштейн и сварное соединение (Рис. 3.2.8) при Крепление полосы к косынке F =104 H, T=8×103 Нм, нагрузка статическая, толщина листа d = 12 мм, материал листа СтЗ (sТ =220 МПа), сварка ручная электродом Э42.

Решение.

Определяем ширину b листа по условию его прочности.

Принимая припас прочности s= 1,4, находим

[s]р = sT / s = 220/1,4 =157 МПа.

Беря во внимание только основную нагрузку Т, получаем

С учетом нагрузки F принимаем b =165 мм Крепление полосы к косынке. Проверяем крепкость при суммарной нагрузке

Определяем размеры швов. Принимаем lл = b = 165 мм, k =d =12 мм. Предва­рительно оцениваем lф только по основной нагрузке Т.

Примем

из этого равенства найдем lф = 35 мм. Пусть lф = 40 мм (исполнительный размер с учетом неполноценности шва на концах lф= 50...60 мм).

Проверяем крепкость швов по суммарной нагрузке:

Отмечаем Крепление полосы к косынке, что по условию равнопрочности детали и соединения, при действии изгибающей нагрузки как основной, требуемая длина фланговых швов lф невелика и составляет около 0,25lл.

3.2.9. Консольное крепление трубы

Высчитать сварной шов консольно приваренной трубы (Рис. 3.2.9); d =140 мм, толщина стены трубы d = 5 мм, T= 104 Нм, M = 7×103 Нм, нагрузка статическая. Материал трубы Крепление полосы к косынке — СтЗ, сварка ручная электродом Э42. Сама труба рассчитана по [s]р =157 МПа.

Решение.

Напряжение от момента Т:

Напряжения от момента М:

Суммарное напряжение

Отсюда находим k = 8,5 мм. Отметим, что для принятой конструкции шва при ус­ловии равнопрочности шва и трубы требуется k > d. Более совсем соединение стыковым швом с разделкой Крепление полосы к косынке кромок.

Приложения

Таблица 1Резьба метрическая

(ГОСТ 9150—59)

Размеры в мм

Номи­нальный поперечник резьбы d Pезьбы с большим шагом Резьбы с маленьким шагом
Шаг резьбы S Внутрен­ний поперечник d1 Средний поперечник d2 Расчет­ная пло­щадь се­чения винта F, см2 Шаг резьбы S Внутрен­ний поперечник d1 Средний поперечник d2
4,918 5,350 0,178 0,75 5,188 5,513
1,25 6,647 7,188 0,329 6,918 7,350
1,5 8,376 9,026 0,523 1,25 8,647 9,188
1,75 10,106 10,863 0,763 1,25 10,647 11,188
(14) 11,835 12,701 1,045 1,5 12,376 13,026
13,835 14,701 1,440 1,5 14,376 15,026
(18) 2,5 15,294 16,376 1,750 1,5 16,376 17,026
2,5 17,294 18,376 2,260 1,5 18,376 19,026
(22) 2,5 19,294 20,376 2,820 1,5 20,376 21,026
20,752 22,051 3,240 21,835 22,701
(27) 23,752 25,051 4,270 24,835 25,701
3,5 26,211 27,727 5,180 27,835 28,701
(33) 3,5 29,211 30,727 6,470 30,835 31,701
31,670 33,402 7,600 32,752 34,051
(39) 34,670 36,402 8.610 35,752 37,051
4,5 37,129 39,077 10,450 38,752 40,051
(45) 4,5 40,129 42,077 12,260 41,752 43,051
42,752 44,752 13,750 44,752 46,051

Таблица Крепление полосы к косынке 2. Допускаемые осевые нагрузки в кН для затянутых болтов с метрической резьбой при, неконтролируемой затяжке
Тип резьбы Марка стали Тип резьбы Марка стали
СтЗ А12 40Х ЗОХНЗ СтЗ А12 40Х ЗОХНЗ
Мб 0,75 0,80 1,20 1,75 2,00 М24 23,0 25,0 40,0 56,0 64,0
М8 1,40 1,50 2,20 3,40 3,90 М27 33,0 36,0 53,0 74,0 84,0
М10 2,40 2,60 3,80 5,60 6,40 МЗО 45,0 49,0 74,0
М12 3,60 3,90 5,80 8,50 9,70 МЗЗ 56,0 61,0 92,0
М14 5,00 5,40 8,50 13,0 15,00 М36 70,0 76,0
М16 7,50 8,0 12,0 19,0 21,0 М39 90,0 97,0
М18 10,0 10,9 16,0 25,0 28,5 М42
М20 14,0 15,0 24,0 35,0 40,0 М45
М22 19,0 20,5 32,0 46,0 52,0 М48

Таблица 3. Классы Крепление полосы к косынке прочности и механические свойства болтов, винтов и шпилек (подборка)
Класс прочности Временное сопротивление sВ, Н/мм2 Предел текучести sТ, Н/мм2 Марка стали
болта гайки
4.6 20, СтЗкпЗ
5.6 30,35 10, 10кп
6.8 20, 20кп 15, 15кп

Таблица 4. Допускаемые напряжения в сварных швах при статической нагрузке
Вид сварки Допускаемые напряжения
Растяжения [σ'p] Сжатия [σ'сж] Среза [τ'сp]
Автоматическая Крепление полосы к косынке под флюсом: ручная электродами Э42А и Э50А; в среде защитного газа; контактная стыковая [σp] [σp] 0,65[σp]
Ручная дуговая электродами Э42 и Э50. Газовая сварка 0,9[σp] [σp] 0,6[σp]
Ручная сварка электродами Э34; контактная точечная и роликовая 0,6[σp] 0,75[σp] 0,5[σp] 0,6[σp]
[σp] – допускаемое напряжение свариваемого металла на Крепление полосы к косынке растяжение.

Литература

1. Детали машин в примерах и задачках/ С.Н.Ничипорчик, М.И.Корженцевский, В.Ф.Калачёв и др.- 2-е изд.- Мн.: Выш. школа, 1981-432 с., ил.

2. Ицкович Г.М. Чернавский С.А. и др. Сборник задач и примеров расчёта по курсу деталей машин.- М. "Машиностроение", 1975.- 286 с.

3. Иванов М.Н. Детали Крепление полосы к косынке машин.- М.: Высш. Шк., 1991.-383 с.: ил.

4. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчёты деталей машин на крепкость

5. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б., Резьбовые соединения.- М.: Машиностроение,1973.-256 с.

6. Клячкин Н.Л. Расчёт групповых резьбовых соединений.- М.: Машиностроение, 1972.-386 с.

7. Николаев Г.А. и др. Проектирование сварных конструкций Крепление полосы к косынке в машиностроении.- М.: Машиностроение, 1975.


krestovij-pohod-na-semyu-7-glava.html
krestyancev-a-b-luckevich-a-m-tarovik-o-v.html
krestyanovedenie-v-issledovatelskom-pole-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html