 |
Детали машин и основы конструирования.
|
|
|
|
Практикум по теме «Соединения деталей»
Расчет заклепочных соединений
Пример 1. Определите потребное количество заклепок для передачи внешней нагрузки, равной 120 кН. Заклепки расположить в один ряд (рис. 4.4.1). Проверьте прочность соединяемых листов. [s] = 160 МПа; [sсм] = 300 МПа; [t с ] = 100 МПа; диаметр заклепок 16 мм.
Решение.
1. Определим количество заклепок из расчета на сдвиг. Условие прочности на сдвиг:
; 
; 
,
где Ас = p r 2;
z – количество заклепок.
Следовательно,
.
Таким образом, необходимо 6 заклепок.
2. Определим количество заклепок из расчета на смятие. Условие прочности на смятие:
; 
; 
где Асм = d dmin;
F ¢ – нагрузка на одну заклепку.
Следовательно,
.
Таким образом, необходимо 4 заклепки.
Итак, для обеспечения прочности на сдвиг (срез) и смятие необходимо 6 заклепок.
Для удобства установки заклепок расстояние между ними и от края листа регламентируется. Шаг в ряду (расстояние между центрами) заклепок t = 3 d; расстояние до края с = l,5 d (см. рис. 4.4.1). Следовательно, для расположения шести заклепок диаметром 16 мм необходима ширина листа, равная 288 мм. Округляем величину до 300 мм (b = 300 мм).
3. Проверим прочность листов на растяжение. Проверяем тонкий лист. Отверстия под заклепки ослабляют сечение, рассчитываем площадь листа в месте, ослабленном отверстиями:
А = (b – zd)×d = (300 – 6×16) ×8 = 1632 мм2.
Рис. 4.4.1
Условие прочности на растяжение:
МПа.
73,53 МПа < 160 МПа. Следовательно, прочность листа обеспечена.
Пример 2. Проверьте прочность заклепочного соединения на срез и смятие. Нагрузка на соединение равна 60 кН, [t с ]= 100 МПа; [sсм] = 240 МПа (рис. 4.4.2).
Рис. 4.4.2
Решение.
1. Соединение двухсрезными заклепками последовательно воспринимается тремя заклепками в левом ряду, а затем тремя заклепками в правом ряду
|
|
|
Площадь сдвига каждой заклепки: Ас = 2 p r 2.
Площадь смятия боковой поверхности А см= d dmin.
2. Проверим прочность соединения на сдвиг (срез).
Q = F/z – поперечная сила в поперечном сечении заклепки:
МПа < 100 МПа.
Прочность на сдвиг обеспечена.
3. Проверим прочность соединения на смятие:
192,3 МПа < 240МПа.
Прочность заклепочного соединения обеспечена.
Пример 3. Спроектировать двухрядный заклепочный шов внахлестку, нагруженный силой, равной 40×103 Н. Толщина соединяемых полос (d) равна 5 мм; материал – Ст2.
Решение.
1. Для двухрядного шва внахлестку принимаем коэффициент прочности [j] = 0,75
2. Определяем площадь сечения соединяемых листов с учетом ослабления их отверстиями под заклепки по формуле
где [s]р = 140 МПа для стали Ст. 2.
Ширина полосы b = F/ d = 380/5 = 76 мм.
3. Определяем диаметр заклепки d з = 2d = 2 × 5 = 10 мм.
Принимаем заклепки с полукруглой головкой, изготовленные из стали Ст2.
Размеры элементов шва:
- шаг шва t = 4 d з = 4 × 10 = 40 мм;
- расстояние от края полосы до оси заклепок е = 1,65 d з= 1,65×10 = 16,5 мм (для сверленых отверстий); принимаем е= 17 мм;
- расстояние между рядами заклепок а = 0,6 t = 0,6 × 40 = 24 мм; принимаем а = 25 мм.
4. Определяем необходимое число заклепок.
Из условия прочности на срез
где i = 1 (по условию задачи); [t]ср = 140 МПа для заклепок из стали Ст2.
Из условия прочности на смятие
где [s]cм = 280 МПа для заклепок из стали Ст2; принимаем z = 4.
5. Разрабатываем конструкцию заклепочного шва (рис. 4.4.3). Окончательно определяем ширину полосы в зависимости от числа заклепок: d = 2 t = 2×40 = 80 мм; параметры шва t, е, а принимаем расчетные.
6. Проверяем прочность заклепочного шва: на растяжение полосы в сечении I – I, ослабленном двумя отверстиями (z = 2), расчетное напряжение:
МПа < [s]р = 140 МПа;
на срез заклепками краев полосы расчетное напряжение:
МПа < [t]ср.з = 140 МПа.
|
|
|
7. Определяем действительное значение коэффициента запаса прочности шва:
.
|
|
|
