Файл: Речные круизы Содержание.pdf

22 1.6.2 Решение. Вращающий момент, передаваемый муфтой,
???? =
????
????
,
Где ???? = ????????/30 – угловая скорость, рад/с;
???? =
4 ∙ 10 3
???? ∙ 130/30
= 293,824 Н ∙ м
Расчетный момент равен вращающему моменту, умноженному на коэффициент запаса, ????
????
= ???? ∙ ????. При спокойной работе рекомендуется принимать ????=1,0...1,5. В соответствии с заданным статическим приложением нагрузки берем ???? =1,25.
Окружная сила на болты от действия вращающего момента:
???? =
2 ∙ ????
????
????
0
,
???? =
2 ∙ 1,25 ∙ 293,824 0,240
= 3060,667 Н
Сила, приходящаяся на один болт (окружная сила в плоскости стыка):
???? =
????
????
,
???? =
3060,667 4
= 765,167 Н
Определим допускаемые напряжения для стали Ст3 при ????
????
= 200 МПа и неконтролируемой затяжке. Для случая установки болта с зазором предполагаем предварительно, что диаметр болта соответствует резьбе М16 –
М30, и принимаем коэффициент запаса ???? = 3:
[????
????
] =
????
????
????
,
[????
????
] =
200 3
= 66,667 МПа

23
[????] = 0,4 ∙ ????
????
,
[????] = 0,4 ∙ 200 = 80 Мпа
[????
см
] = 0,8 ∙ ????
????
,
[????
см
] = 0,8 ∙ 200 = 160 Мпа
Рассчитаем болт, установленный без зазора формула
???? = 4 ∙ ????/(???? ∙ ????
1 2
) ≤ [????],
???? = √4 ∙ ????/(???? ∙ [????]),
???? = √4 ∙ 765,167/(???? ∙ 80 ∙ 10 6
) = 0,0035 м
Из условия работы на смятие необходимая толщина дисков полумуфт
ℎ =
????
???? ∙ [????
см
]
,
ℎ =
765,167 0,0035 ∙ 160 ∙ 10 6
= 0.0014
Толщину дисков полумуфт принимаем из конструктивных соображений
(
ℎ > 8 ... 10 мм).
Если толщина дисков полумуфт известна, то следует вычислить напряжения смятия ????
см и сравнить их с допускаемыми [
????
см
].
Рассчитаем внутренний диаметр резьбы болта, поставленного с зазором формуле приняв коэффициент трения между стальными полумуфтами ???? =
0,15 и коэффициент запаса от сдвига полумуфт в стыке при статических условиях работы ???? = 1,5:
????
3
= ???? ∙
????
????
,
????
ЭКВ
= 4 ∙ 1,3 ∙ ????
3
/(????????
1 2
) ≤ [????
????
]

24
????
1
= √4 ∙ 1,3 ∙ ????
3
/(???? ∙ [????
????
]),
????
1
= √4 ∙ 1,3 ∙ 1,5 ∙
765,167 0,15
/(???? ∙ 66,667 ∙ 10 6
) = 0,0138 м
1.7 Резьбовое соединение – задача 7
1.7.1 Дано. Рассчитать болты фланцевого соединения водопроводных труб, находящихся под постоянным давлением ???? = 1,4 МПа. Размеры соединения ????
1
=0,15 м, ????
2
=0,25 м. Прокладка тонкая из паронита.
1.7.2 Решение Рассматриваемый случай относится к классу задач, в которых нагрузка направлена на раскрытие стыка деталей после предварительной затяжки соединения. Примем коэффициент внешней нагрузки ????=0,25 (жесткие фланцы), а коэффициент запаса по затяжке с учетом статического характера приложения внешней нагрузки ???? = 2. Задаемся числом болтов ???? = 6.
Внешняя нагрузка, приходящаяся на один болт формула:
???? =
????
????
= ???? ∙ ????
1 2
∙ ????/(4 ∙ ????),
???? = ???? ∙ (0,15)
2
∙ 1,4 ∙
10 6
4 ∙ 6
= ???? ∙ (0,15)
2
∙ 1,4 ∙
10 6
4 ∙ 6
= 4123,34 Н
Расчетную нагрузку на один болт рассчитаем с учетом усилия затяжки, вращающего момента при затяжке и доли внешней нагрузки, приходящейся на болт формула:
????
????
= 1,3 ∙ ????
3
+ ???? ∙ ???? = [1,3 ∙ ???? ∙ (1 − ????) + ????] ∙ ????,
????
????
= [1,3 ∙ 2 ∙ (1 − 0,25) + 0,25] ∙ 4123,34 = 9071,349 Н
Зададимся материалом болта и определим для него допускаемые напряжения на растяжение. Пусть материал болта сталь 20 (????
????
= 250 МПа) и

25 затяжка контролируемая (коэффициент запаса ???? = 1,25); тогда [????
????
] =
????
????
????
=
250 1,25
= 200 МПа.
По расчетной нагрузке определим внутренний диаметр болта:
????
1
= √4 ∙ ????/(???? ∙ [????
????
]),
????
1
= √4 ∙ 4123,34/(???? ∙ 200 ∙ 10 6
) = 0,0051 м
1.8 Шпоночное соединение – задача 8
1.8.1 Дано. Подобрать сегментную шпонку для крепления втулочноймуфты на валу диаметром ????
????
= 0,04 м и проверить ее на срез и смятие. Передаваемая мощность ???? = 0,9 кВт, частота вращения вала ???? = 1024 об/мин. Режим работы средний. Муфта выполнена из стали 40Х, шпонка - из стали 45, вал - из стали 50.
1.8.2 По таблицам выбираем сегментную шпонку с размерами (м):???? =
0,006;
ℎ = 0,01, ????
1
= 0,025,
???? = 0,0245, ???? = 0,0075.
Передаваемый муфтой момент:
???? =
????
????
=
30????
????????
,
???? =
30 ∙ 0,9 ∙ 10 3
???? ∙ 1024
= 8,393 Н ∙ м
Напряжение смятия
????
см
=
2????
????(ℎ − ????)????
≤ [????
см
],
????
см
=
2 ∙ 8,393 0,025(0,01 − 0,0075)0,0245
= 10,9623 МПа ≤ [????
см
] = 80 … 150 Мпа
Проверяем напряжения среза по формуле:

26
????
ср
=
2????
????
????????
≤ [????
ср
],
????
ср
=
2 ∙ 8,393 0,025 ∙ 0,0245
= 27405 ≤ [????
ср
] = 100 МПа
Выбранная шпонка, работает с большим запасом прочности.
1.9 Шлицевое соединение - задача 9
1.9.1 Дано. Подобрать и проверить на прочность подвижное шлицевое соединение вторичного вала коробки передач автомобиля (вращающий момент ???? = 190 Н ∙ м). Расчет провести для двух случаев: шлицевое соединение прямобочное, ???? = 0,028 м, ???? = 0,032 м; шлицевое соединение эвольвентное, ???? = 0,035 мм. Материал сталь 45, термообработка - улучшение.
Длина ступицы шестерни ???? = 0,055 мм. Условия эксплуатации средние, перемещение втулки без нагрузки.
1.9.2 Решение. Выбираем прямобочное шлицевое соединение средней серии ???? = 0,028 м, ???? = 0,034 м, ???? = 6, ???? = 7, ???? = 0,4.
Допускаемое напряжение [????
см
] = 45 МПа.
Проверяем соединение на смятие, в котором:
????
ср
=
???? + ????
2
,
????
ср
=
0,034 + 0.028 2
= 0,031 м
ℎ =
???? − ????
2
− 2????,
ℎ = 31 − 2 ∙ 0,4 = 30,2 мм
????
см
=
2????
????
ср
????ℎ????????
,

27
????
см
=
2 ∙ 190 0,031 ∙ 6 ∙ 0,003 ∙ 0,055 ∙ 0,25
= 49,53 МПа
Выбираем эвольвентное шлицевое соединение с ???? = 2 ∙ 10
−3
м из ряда предпочтительных значений ????: ???? = 35 мм, ???? = 2 ∙ 10
−3
м,
???? = 16, ???? = 0,9 - при центрировании по наружному или внутреннему диаметр