Практична робота
№ 
2
РОЗ’ЄМНІ З’ЄДНАННЯ
№ 2.1.
Визначити силу R, яку
необхідно прикласти до стандартного ключа при загвинчуванні гайки до появи у
стержні болта ( різьба М8 ) напружень, рівних границі текучості. Орієнтовна довжина ручки стандартного ключа L
= 15 d; коефіцієнт тертя у різьбі і на
торці гайки прийняти f = 0,15. Матеріал
болта – сталь 20.
№ 2.2.
Розрахувати болт вантажної скоби, що сприймає максимальне
навантаження 20 кН. Матеріал болта – сталь Ст 3.
№ 2.3.
Розрахувати гвинти кільця
кріплення скла в оглядовому вікні вакуум-камери. За умовою герметичності
загальне зусилля притискання кільця повинно складати F = 8 кН;
загальна кількість гвинтів z = 6 ; матеріал гвинтів – сталь 40Х.
1-корпус камери; 2-притискне кільце;
3-кварцове скло; 4-ущільнювальна
прокладка; 5-гвинт.
№ 2.4.
Розрахувати болти дискової
муфти. Потужність, яка передається муфтою,
N = 40 кВт; частота обертання з’єднаних муфтою валів 300 об/хв; діаметр
кола центрів болтів (віддаль між болтами, розташованими на одному діаметрі) D0
= 240 мм; кількість болтів z = 4; матеріал болтів – сталь Ст
3. Умови прикладання навантаження
вважати статичними.
1-напівмуфта; 2-болт;
3-шпонка; 4-вал.
№ 2.5.
Розрахувати болти фланцевого з’єднання водопровідних труб, що
знаходяться під постійним
тиском q = 2 МПа.
Розміри з’єднання :
D1 = 240
мм, D2 = 340 мм. Прокладка тонка з пароніту. Кількість болтів: z = 6. Матеріал болта – сталь 20.
№ 2.6.
Розрахувати болти
малогабаритного фланцевого з’єднання днища автоклава із циліндричним корпусом.
Через обмежений розмір фланця болти виконані з костильною головкою. Попереднім
розрахунком встановлене розрахункове навантаження на кожен болт – 8 кН. Ексцентриситет
е = 0,71 d1. Навантаження носить квазістатичний характер. Матеріал
болта – сталь 20.
№ 2.7.
Циліндричне зубчате колесо
закріплене призматичною шпонкою на валу редуктора діаметром d = 40 мм. Вал
(сталь 50) передає крутний
момент Т = 400 Нм. Матеріал
шпонки – сталь 45, матеріал зубчатого
колеса–сталь 40Х. Довжина маточини l1 = 53 мм. Режим роботи
редуктора середній. Підібрати шпонку за СТ СЭВ 189-75 та перевірити її на
міцність.
№ 2.8.
Визначити граничний
обертовий момент, який може передати призматична шпонка розміром 20*12*110 ( СТ
СЭВ 189-75). Шпонка виготовлена зі сталі 45
і фіксує зубчате колесо на валу редуктора. Матеріал маточини – чавун,
матеріал вала – сталь 50, діаметр вала
dв=70 мм. Режим роботи середній.
№ 2.9.
Підібрати сегментну шпонку
для кріплення втулкової муфти на валу діаметром dв
= 21 мм і перевірити її на зріз та зминання. Потужність, яка передається, Р =
2кВт; частота обертання вала 1140 хв-1.
Режим роботи середній. Муфта виконана зі сталі 40Х, шпонка – зі сталі 45. Вал –
зі сталі 50.
№ 2.10.
Підібрати та перевірити на
міцність рухоме шліцеве з’єднання вторинного вала коробки
передач автомобіля ( обертовий
момент Т=0,4 кНм. Шліцеве з’єднання прямобічне, d = 28 мм, D = 34 мм. Матеріал – сталь 45,
термообробка – покращення.
Довжина маточини шестерні l= 55 мм. Умови експлуатації
середні, переміщення втулки без навантаження.
№ 2.11.
Визначити обертальний
момент, який можна передати через з’єднання стандартною призматичною шпонкою, якщо
висота поверхні зминання шпонки в пазу маточини дорівнює 0,4 висоти шпонки. Допустимі напруження зрізу
- 60 МПа, зминання – 100 МПа.
№ 2.12.
Циліндричне спряження
діаметром 60 мм і завдовжки 90 мм повинно передавати постійний обертальний
момент 106 Нмм. Матеріал вала – сталь 45, маточини – сталь 35Л. Підібрати і
перевірити призматичну шпонку.
№ 2.13.
Знайти напруження у
сегментній шпонці при передачі через
з’єднання обертального моменту 12
кНмм.
№ 2.14.
Два вали мають фланці, які
жорстко з’єднані болтами М12 зі сталі 35 (клас міцності 5,6). Внутрішній
діаметр різьби болтів 10,1мм (f = 0,1; k=1,5).
Який обертальний момент може передати такий вузол: за міцністю валів на
кручення, за міцністю болтів на зріз та розтяг.[]кр=30МПа,
[]зр = 70МПа,
[]р
= 180 МПа.
№ 2.15.
Перевірити міцність
шпонкового з’єднання ведучої зірки з валом редуктора приводу транспортера, коли
крутний момент на валу Т=1500 Нм.
Діаметр вала d=20 мм, матеріал-сталь 20.
№ 2.16.
Перевірити рухоме зубчасте
з’єднання при крутному моменту на валу Т = 580 Нм. Розміри з’єднання zdD = 62326, f = 0,3мм; r = 0,2мм. Довжина
маточини 20 мм. Матеріал вала – сталь 45.
№ 2.17.
Визначити діаметр болтів, що з’єднують
фланці муфти. Обертовий момент, що передається муфтою, Т = 220 Нм ; болти
розміщені по колу, діаметром D0 = 110 мм; кількість болтів z = 4.
Для з’єднання фланців передбачаються болти класу міцності 6.6, тобто вони
виготовляються зі сталі 45 (в = 600
МПа ; Т = 360
МПа). Коефіцієнт запасу міцності S = 3.
№ 2.18.
Розрахувати (підібрати)
болти нижнього підшипника шатуна двигуна внутрішнього згорання. Інерційне
навантаження на один болт змінюється за гармонійним законом і на робочих
обертах колінвала його максимальне значення F = 6,5 кН;
затяжка болтів регульована. Матеріал болтів – сталь 30.
1-шатун; 2-прокладка;
3-головка шатуна; 4-болт.
2.19. Для вала
d = 60 мм підібрати стандартні розміри клинової врізної (зі скругленими
торцями) і призматичної (звичайної) щпонок. Визначити, який момент може передати
кожна з цих шпонок; викреслити в масштабі 1:1 поперечний і поздовжній розрізи вала з
шпонками і дати їх умовне позначення по ГОСТу. Прийняти l ≈
1,3 d ≈ 80 мм; матеріал вала
– сталь 40Х, шпонок – сталь35, коефіцієнт тертя f = 0,17.
2.20.
Вибрати по ГОСТу
призматичну шпонку для з'єднання шестерні з валом (рис. 2.20) і перевірити
шпонкове з'єднання на міцність. Матеріал шестерні - сталь 40Х; матеріал шпонки
- сталь 45, нормалізована.
Передаваний
момент Мк
= 150 Нм. Передача працює з невеликими поштовхами.
2.21.
Втулкова (гільзова) муфта, що сполучає два вали, встановлена на сегментних
шпонках (рис. 2.21).
Підібрати шпонки і перевірити з'єднання на зріз та зминання.
Розрахунковий момент визначити з умови міцності валу на кручення при [τ]зр
= 25 МПа, послаблення валу канавкою шпонки не враховувати. Матеріал муфти і
валів - сталь Ст
5; шпонки - сталь Ст.6.
2.22.
Перевірити на міцність різьбову частину вантажної скоби М12 (рис. 2.22),
розрахованої на підйом вантажу масою 1500 кг Приняти [ϭ]р
= 80 МПа.
2.23.
Скоба для кріплення розчалок сполучена з дерев'яною балкою за допомогою болта
(рис. 2.23). Вимагається: а) підібрати з розрахунку на міцність болт з
метричною різьбою, якщо [ϭ]р = 85 МПа. (болт розглядати як
незатягнутий); б) визначити діаметр D шайби, що подкладають під головку
болта, якщодопустимы
напруження зминання для дерева [ϭ]зм = 6,0
МПа і внутрішній діаметр шайби на 1 мм більший від діаметра болта.
2.24.
Визначити діаметр різьби болтів, що кріплять кришку газового резервуара (рис. 2.24), якщо сила
тиску газу на кришку FK = 55 кН, кількість болтів z = 8.
Навантаження постійне. Матеріал болтів Сталь 35, клас міцності 5.6. Матеріал
прокладки - пароніт. Затягування
болтів динамометричним ключем.
2.25. Сталева
штанга з’єднана з дерев'яним брусом чотирма болтами і навантажена розтягуючою силою Р = 2,5
кН . Матеріал болтів і штанги - сталь Ст 3. Коефіцієнт
тертя між штангою і брусом f = 0,3. Допустимі напруження зминання
для дерева [σ]зм = 6,0 МПа. Відстань між болтами а = 3d, де d - діаметр болта.
Визначити діаметр болтів і розміри штанги dшт, b і δ.
2.26.
Момент від зубчастого колеса передається барабану вантажопідйомної машини за
рахунок сил тертя, викликаних затягуванням шести шпильок. Визначити необхідний
діаметр шпильок, що мають метричну різьбу з великим кроком. Зусилля в канаті,
що навивається на барабан, Qm = 10 кН;
матеріал шпильок - сталь Ст 3; коефіцієнт
тертя між колесом і барабаном f = 0,12.
Вказівка. При
розрахунку прийняти момент сил тертя на 20% більший, ніж момент від зусилля в
канаті. Вважати, що затягування шпильок не контрольоване, - використовувати
дані з таблиці П5.
2.27.
Момент від зубчастого колеса передається барабану вантажопідйомної машини за
рахунок сил тертя, викликаних затягуванням трьох болтів, встановлених без
зазору. Визначити необхідний діаметр dо болтів. Зусилля
в канаті, що навивається на барабан, Qm = 10 кН;
матеріал болтів - сталь Ст 3; [τ]зр = 40 МПа, коефіцієнт
тертя між колесом і барабаном f = 0,12.
Вказівка. При
розрахунку прийняти момент сил тертя на 20% більший, ніж момент від зусилля в
канаті. Вважати, що затягування шпильок не контрольоване, - використовувати
дані з таблиці П5.
2.28. Для вала d = 68 мм
підібрати стандартні розміри призматичної шпонки. Визначити, який момент може передати шпонка; викреслити в масштабі 1:1 поперечний і подовжній розрізи вала зі шпонкою і дати її умовні позначення за ГОСТ. Прийняти l ≈ 1,3 d
≈ 80 мм; [σ]зм = 80 МПа; коефіцієнт тертя f = 0,15. Матеріал вала –
сталь 40Х, шпонок – сталь 30.
2.29. Вибрати за ГОСТ
призматичну шпонку зі скругленими торцями для вала d = 35 мм. Визначити розміри пазів (виконання I),
викреслити поперечний переріз вала зі шпонкою (у масштабі 1:1) і дати умовне позначення
шпонки за ГОСТ .Визначити
при [σ]зм = 80 МПа необхідну довжину шпонки для передачі з'єднанням постійного
моменту Μ = 180 Нм.
2.30. Зубчасте колесо було закріплене на валу за допомогою сегментної шпонки, розміри якої b = 8 мм; h = 10 мм; L = 24,5 мм (Шпонка сегм. 8 х 10 ГОСТ 8795-58). Під час роботи шпонка виявилася що зрізаною.
Визначити колову силу на
колесі, при якій стався
зріз шпонки, якщо для матеріалу шпонки межа міцності на зріз [τ]зр = 330 МПа.
2.31. Для з'єднання зубчастого колеса з валом редуктора вибрати призматичну шпонку, дати її умовне позначення і перевірити з'єднання на зминання за наступними даними: колова сила в зубчастому зачепленні Ρ = 3,0 кН;
матеріал зубчастого колеса - сталь 45;
матеріал вала - сталь
Ст 6; прийняти l = 1,5 d; d = 30 мм.
2.32. Шестерня з’єднана з валом за допомогою циліндричної шпонки (штифта). Визначити напруження зрізу, що виникають в штифті, і напруження зминання в з'єднанні. Колова сила в зубчастому зачепленні Ρ = 2,0 кН; dш = 10 мм; lш = 45 мм.
2.33. Перевірити зубчасте (шліцьове) прямобічне з'єднання
блоку шестерень з валиком коробки передач за наступними даними: передаваний
момент Μ = 100 Нм; матеріал вала - сталь 45;
число зубів (шліців)
z = 6. Блок шестерень із сталі 40 перемикається не під навантаженням. Робочі
поверхні шліців термічно оброблені і шліфовані. Умови експлуатації середні.
2.34. Шестерні коробки передач встановлені на зубчастому (шліцьовому) валу D = 50 мм; з'єднання легкої серії по ГОСТ 1139-58.
Встановити кылькысть і розміри шліців і перевірити з'єднання за наступними даними: передаваний момент Μ = 500 Нм, ширина шестерень В = 35 мм; матеріал вала - сталь 50; матеріал шестерень - сталь 40Х; шестерні встановлені на валу нерухомо. Робочі поверхні вала і шестерень термічно оброблені і шліфовані. Умови експлуатації середні.
РІЗЬБОВІ З’ЄДНАННЯ
Таблиця 2.1. Деякі
значення параметрів метричної різьби з нормальним кроком за ГОСТ 24705-81 (СТ СЭВ
182-75)
|
Крок
різьби р, мм |
Діаметр
різьби |
Висота
профілю h, мм |
||
|
зовнішній d, мм |
середній d2 , мм |
внутрішній d1
, мм |
||
|
0,80 |
5 |
4,480 |
4,134 |
0,433 |
|
1,00 |
6 |
5,350 |
4,918 |
0,541 |
|
1,25 |
8 |
7,188 |
6,647 |
0,676 |
|
1,50 |
10 |
9,026 |
8,376 |
0,812 |
|
1,75 |
12 |
10,863 |
10,106 |
0,947 |
|
2,00 |
(14) |
12,701 |
11,835 |
1,082 |
|
2,00 |
16 |
14,701 |
13,835 |
1,082 |
|
2,50 |
(18) |
16,376 |
15,294 |
1,353 |
|
2,50 |
20 |
18,376 |
17,294 |
1,353 |
|
2,50 |
(22) |
20,376 |
19,294 |
1,353 |
|
3,00 |
24 |
22,051 |
20,752 |
1,624 |
|
3,00 |
(27) |
25,051 |
23,752 |
1,624 |
|
3,50 |
30 |
27,727 |
26,211 |
1,894 |
|
3,50 |
(33) |
30,727 |
29,211 |
1,894 |
|
4,00 |
36 |
33,402 |
31,670 |
2,165 |
|
4,00 |
(39) |
36,402 |
34,670 |
2,165 |
|
4,50 |
42 |
39,077 |
37,129 |
2,435 |
|
4,50 |
(45) |
42,077 |
40,129 |
2,435 |
|
5,00 |
48 |
44,752 |
42,587 |
2,706 |
|
5,00 |
(52) |
48,752 |
46,587 |
2,706 |
|
5,50 |
56 |
52,428 |
50,046 |
2,977 |
|
5,50 |
(60) |
56,428 |
54,046 |
2,977 |
|
6,00 |
64 |
60,103 |
57,505 |
3,247 |
Для розрахунку болтів,
встановлених у отвори деталей із зазором:
f – коефіцієнт тертя ковзання у стиках деталей;
для сухих
оброблених стиків стальних чи чавунних деталей f = 0,10…0,15 ;
при наявності масляної плівки f
= 0,06.
k – коефіцієнт надійності з’єднання (запасу зчеплення);
при
статичному навантаженні з’єднання k =
1,3…1,5 ;
при дії
змінного навантаження k =
1,8…2,0.
ШПОНКОВІ З’ЄДНАННЯ
Таблиця 2.2. Шпонки
призматичні
|
Діаметр
вала d,мм |
Переріз
шпонки |
Глибина
пазів |
Гранична
довжина |
|||
|
b, мм |
h, мм |
t, мм |
t1 , мм |
min |
max |
|
|
12…17 |
5 |
5 |
3,0 |
2,3 |
10 |
56 |
|
17…22 |
6 |
6 |
3,5 |
2,8 |
14 |
70 |
|
22…30 |
8 |
7 |
4,0 |
3,3 |
18 |
90 |
|
30…38 |
10 |
8 |
5,0 |
3,3 |
22 |
110 |
|
38…44 |
12 |
8 |
5,0 |
3,3 |
28 |
140 |
|
44…50 |
14 |
9 |
5,5 |
3,8 |
36 |
160 |
|
50…58 |
16 |
10 |
6,0 |
4,3 |
45 |
180 |
|
58…65 |
18 |
11 |
7,0 |
4,4 |
50 |
200 |
|
65…75 |
20 |
12 |
7,5 |
4,9 |
56 |
220 |
|
75…85 |
22 |
14 |
9,0 |
5,4 |
63 |
250 |
|
85…95 |
25 |
14 |
9,0 |
5,4 |
70 |
280 |
Примітка. Ряд
довжин шпонок, мм: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45;
50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320;
360.
Таблиця 2.3. Шпонки сегментні
|
Діаметр
вала d, мм |
Розміри
шпонки b*h*R*l, мм |
Глибина
пазів, мм |
|
|
t1 |
t2 |
||
|
8…10 |
3 * 5 *
6,5 * 12,6 |
3,8 |
1,4 |
|
10…12 |
3 * 6,5
* 8 * 15,7 |
5,3 |
1,4 |
|
12…14 |
4 * 6,5
* 8 * 15,7 |
5,0 |
1,8 |
|
14…16 |
4 * 7,5
* 9,5 * 18,6 |
6,0 |
1,8 |
|
16…18 |
5 * 6,5
* 8 * 15,7 |
4,5 |
2,3 |
|
18…20 |
5 * 7,5
* 9,5 * 18,6 |
5,5 |
2,3 |
|
20…22 |
5 * 9 *
11 * 21,6 |
7,0 |
2,3 |
|
22…25 |
6 * 9 *
11 * 21,6 |
6,5 |
2,8 |
|
25…28 |
6 * 10
* 12,5 * 24,5 |
7,5 |
2,8 |
