1-я группа задач
1. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 1) по данным таблицы 2.



Рис. 1
Таблица 2

Вели- чина	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F, кН	320	330	340	350	360	370	380	390	400	410
α, рад	/4	/5	/6	/4	/5	/6	/4	/5	/6	/4
h, мм	320	340	360	380	400	420	440	460	480	500

1. 
   Произведем анализ расчетной схемы. Разложим силы   действующие под углом α к горизонту, на горизонтальные и вертикальные составляющие: Fх1, Fy1, Fх2, Fy2 и определим их величины:
   

F_x1=F_x2=F/2*cos α=390000/2 *cos /5=157795Н

Fy₁=F_y2=F/2*sin α=390000/2 sin /5=114567Н

Силы Fy1 и Fy2 растягивают сварное соединение. Вместе они составляют растягивающую силу:

---

F = Fy1 + Fy2 =114567 + 114567 = 229134 Н.

Силы Fх1 и Fх2 действуют на сварное соединение изгибающими моментами. Для их определения задаемся диаметром блока d = 200 мм и вычисляем плечи:

· плечо для силы Fx1:L1=h+d/2sinα=460+100*sin π/5=518мм, ;

· плечо для силы Fx2:L₂=h-d/2sinα=460-100*sin π/5=401мм, 

Строим на рис. 3 эпюры изгибающих моментов и по ним определяем максимальный суммарный момент М = 284316 Н·м.М = Fx2·L2+ Fx1·L2 = 157795*0,401+157795*0,401= 126551 Н·м

2. Используя полученные значения растягивающей силы и изгибающего момента, рассчитываем сварное соединение на прочность, используя условие [1, с. 76]:



где τ – расчетное напряжение в сварном соединении;

l – общая длина сварных швов;

k – искомый катет сварного шва;

β = 0,7 – коэффициент проплавления [1, с. 71] (принимаем ручную электродуговую сварку);

 106,17 МПа – допускаемое напряжение [1, с. 79];

σт = 245 МПа – предел текучести стали, из которой изготовлено монтажное устройство (принимаем сталь 20);

---

1,5 – запас прочности [1, с. 79].

Для определения общей длины сварных швов задаемся длиной 300 мм и толщиной 15 мм двух крепежных пластин и вычисляем:

l = 2 (2·300 + 2·15) = 1260 мм = 1,26 м.

Подставляем и вычисляем катет сварного шва:





K>0.005м=5мм

Ответ: катет сварного шва должен составлять не менее 5 мм.
2. Рассчитать шпильки, которыми крышка прикреплена к паровому цилиндру (рис. 2). Давление пара в цилиндре часто меняющееся от 0 до максимального значения р. Максимальное рабочее давление пара р, внутренний диаметр цилиндра D и наружный диаметр крышки и фланца цилиндра D₁ приведены в таблице 3.



Рис. 2

Таблица 3

Вели-чина	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
p, кН	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56	0,57	0,58	0,59	0,51
D, мм	310	320	330	340	350	360	370	380	390	400
D1,мм	410	420	430	440	450	460	470	480	490	500

1. Для расчета шпилек на прочность определяем силы, действующие на заданное соединение.

---

Во-первых давление пара, достигающее заданного максимального значения Р = 0,58 МПа, растягивает соединение и стремится срезать резьбу. Растягивающую силу определяем как произведение указанного давления на площадь цилиндра:

69251 Н.

Fp=PπD²/4=0.58*10⁶3.14*0.38²/4=65745Н

Крышки обычно крепятся к цилиндрам и резервуарам несколькими болтами или шпильками. Поэтому принимаем наиболее распространенное количество шпилек n = 4. Следовательно, растягивающая нагрузка на каждую шпильку будет составлять:

Fp=65745/4=16436Н

Во-вторых, шпилечное соединение испытывает растягивающие усилия, возникающие при затяжке гаек (рис. 7):



Рис. 7. Схема растягивающих усилий.

Растягивающее усилие, возникающие при затяжке гайки, применительно к одной шпильке определяем по формуле [1, с. 42]:

Fзат = КзатFр = 3·16436=49308 Н,

где Кзат = 3 – коэффициент затяжки при заданной переменной нагрузке.

Согласно рекомендациям [1, с. 43], принимаем коэффициент внешней нагрузки χ = 0,25 и вычисляем приращение нагрузки на шпильку по формуле:

Fш = χ Fр = 0,25·16436 = 4109 Н.

2. 
   Напряжения в каждой шпильке определяются по формулам [1, с. 43]:
   

σ_м=(49308+4109/2)/Sm=51362/S

---

_m, Па- постоянное напряжение;



σк=F_кS_m/2=4109*S_m/2=2054S_m, Па - переменное напряжение;

где Sш - площадь поперечного сечения шпильки.

Задаемся для изготовления шпилек сталью 20, запасом прочности по выносливости s = 2 и определяем необходимую площадь поперечного сечения шпильки из формулы [1, с. 44]:



2≤170*10⁶/(2054*Sm*4.0+0.1*51362/S_m)



где σ-1 = 170 МПа – предел выносливости стали 20 [1, с. 54];

Кσ = 4,0 – коэффициент концентрации напряжений;

ψσ = 0,1 – коэффициент чувствительности к асимметрии.

Задаемся запасом прочности по текучести s = 2 и определяем необходимую площадь поперечного сечения шпильки из формулы [1, с. 44]:



где σт = 240 МПа – предел текучести стали 20 [1, с. 54].

Из полученных результатов выбираем наибольший Sш ≥ 4,46·10-4 м2 и вычисляем необходимый диаметр впадин резьбы шпильки:

0,024 м = 24 мм.

По ГОСТ 9150-81 [2, с. 582] выбираем для шпильки резьбу М30 с крупным шагом 3,5 мм, у которой диаметр впадин резьбы d1 = 25,706 мм.

Ответ: необходимую прочность соединения обеспечивают 4 шпильки с резьбой М30 с крупным шагом 3,5 мм из стали 20.

---

Смотрите также файлы

• Аппараты управление давлением.pptx

• Банановый торт.docx

• Сабаты басы 10 минут Сабаты ортасы.docx

• 1. Одиночное выпячивание стенки пищевода это дистрофия и некроз паренхимы печени это воспаление слизистой тонкой кишки это.docx

• Курсовой проект по дисциплине Эксплуатация и ремонт подъёмнотранспортных, строительных, дорожных средств и оборудования.docx