Шпаргалка по "Транспорту"

122. Геометрические характеристики сечений.

Полярный момент инерции сечения  Учитывая, что dA=2πρdρ будем иметь: где d — диаметр стержня. Если в стержне имеется центральное отверстие диаметром d_o , то . Полярные моменты сопротивления будут равны: для сплошного сечения -   для кольцевого сечения -

 

123. Расчеты на прочность и жесткость.

В расчетах элементов конструкции при кручении условие прочностной надежности по допускаемым напряжениям имеет вид: . Обычно     назначают [τ_кр] = (0,5..0,6)[σ_p]. Тогда при известном значении крутящего момента в сечении диаметр вала сплошного сечения равен: . На работоспособность элементов конструкций существенное влияние оказывает их жесткость.  Для валов приводов ее оценивают путем сопоставления расчетных и допускаемых углов закручивания: Для валов допускаемый угол закручивания [φ] на длине 1 м принимается от   0,3°  до 2°. Приводные валы кроме кручения подвергаются также и изгибу, вызываемому массой и усилиями от  присоединенных к ним деталей.     Поэтому вал необходимо  рассчитать по этим двум условиям и из двух найденных значений диаметра выбрать большее.

В упрощенном расчете  приводные валы рассчитываются только на кручение, при этом допускаемые  напряжения принимаются  пониженными.

 

132 Соединения вал-втулка.

СОЕДИНЕНИЯ  ТИПА ВАЛ-СТУПИЦА  (с натягом)  осуществляется за счет  разности посадочных размеров. Таким способом соединяют детали с соосными поверхностями контакта. Соединения собирают преимущественно механическим и «тепловым» способами. Достоинства: простота изготовления, хорошее центрирование и фиксирование взаимного положения сопрягаемых деталей, воспринимают значительные статические и динамические нагрузки.

Недостатки: сложность демонтажа и возможность повреждения посадочных поверхностей, контактная коррозия и снижение прочности соединений при переменных нагрузках (взаимное осевое смещение).

134. Несущая способность соединения.

Критерием работоспособности  соединений являются: - несущая способность (прочность сцепления)  и прочность деталей. Условие взаимной неподвижности (прочности сцепления) деталей соединения Q≤F_f где Q — внешняя сдвигающая  нагрузка; F_f — сила сцепления (трения). Сдвигающее усилие может быть осевым Q=F_a или окружным (тангенциальным) При совместном действии осевой силы и вращающего момента принимают Сила сцепления (трения) образуется на поверхности контакта деталей благодаря контактным напряжениям q от начальной деформации деталей. Если принять, что сила трения пропорциональна контактному напряжению q (где ƒ – коэф. трения), то где q_н — номинальное (среднее)  контактное напряжение. С учетом этого соотношения условие взаимной неподвижности деталей соединения будет определяться неравенством, где d и ℓ — диаметр и длина сопряжения. Откуда нагрузочная способность соединения: где k -коэффициент запаса сцепления равный   k= 1,5 ... 2.

 

136 Шпоночные соединения. Общие сведения.

Шпоночным называется соединение соосных деталей с помощью шпонки

Шпонка — специальная деталь, размещаемая в пазах вала и ступицы. В машиностроении применяют стандартизованные призматические, сегментные, клиновые, цилиндрические шпонки. Достоинства: простота конструкции, невысокая стоимости изготовления, удобство сборки и разборки.

Призматические  шпонки используются в конструкциях наиболее часто. Они имеют прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине  h/b  для валов диаметром до 22 мм  -  h/b= 1 а для валов больших диаметров - до h/b = 0,5. Материал шпонок — чистотянутая сталь с пределом точности σ_В≥600 МПа. Сегментные шпонки используют в основном на малонагруженных участках вала.

137 Критерии работоспособности и расчет соединений.(шпонка)

Шпоночные соединения выходят  из строя из-за смятия  рабочих граней. Возможен также и срез шпонок. Прочностную надежность соединений оценивают по напряжениям смятия σ_см на рабочих гранях. где Т - вращающий момент; lP  - рабочая длина шпонки ; t2 = 0,4h - глубина                  врезания шпонки в ступицу; σ_см - допускаемое напряжение на смятие. Рабочую длину шпонки ℓ_р можно определить из соотношения l_p=2T/(dt₂[σ_см]). Проверку прочности шпонок на срез обычно не производят. Если условие прочности не выполняется, то используют две шпонки, установленные под углом 120 или 180°.

 

138 Шлицевые и штифтовые соединения. Расчет соединений.

Шлицевое соединение конструктивно подобно многошпоночному. Применяют для неподвижного и подвижного соединения валов со ступицами колес шкивов, дисков и т. п. Они имеют меньшие радиальные габариты, высокую несущую способность, взаимозаменяемы и обеспечивают хорошее центрирование деталей. По форме различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные  и треугольные. Расчет соединений. Зубья рассчитывают на смятие, как и шпоночные соединения. Условие прочностной надежности по допускаемым напряжениям смятия имеет вид σ_см≤[ σ_см], , где dm - средний диаметр соединения; z - число зубьев; h и l - соответственно высота и длина поверхности контакта зубьев; =0,7...0,8 — коэф., учитывающий концентрацию контактных давлений   на  краях соединения; [ σ_см] — допускаемое напряжение смятия на боковых

поверхностях. Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках преимущественно в приборостроении. В машиностроении  используют штифты: с канавками, вальцованные, резьбовые, разрезные и др. Основные типы штифтов стандартизованы. Их изготовляют из углеродистых сталей 30, 45, 50. По характеру работы штифтовое соединение подобно заклепочному соединению (работает на срез и смятие). Для расчета соединения используются  те же  зависимости.

 

139 Сварные соединения.

Сварные соединения являются наиболее прочными среди неразъемных  соединений. Виды сварки: сварка плавлением; сварка давлением. На практике используют свыше 60 способов сварки (газовая, дуговая, электронно-лучевая, плазменная, контактная, высокочастотная, холодная, взрывом и т. п.). Характеристика основных способов сварки. Дуговая сварка (является разновидностью электросварки плавлением. Источник энергии – электрическая дуга между свариваемыми деталями и электродом – плавящимся или неплавящимися.); Контактная сварка(производится за счёт разогрева стыка деталей теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через два электрода сжимающих эти детали); Шовная сварка(производится на машине, у которой электродами служат принудительно вращающиеся диски, которые также сжимают свариваемые поверхности) - непрерывная, прерывистая. Основные недостатки сварных соединений:

наличие остаточных напряжений и  коробление деталей (особенно тонкостенных) при сваривании,  возникновение скрытых  дефектов (трещин, непроваров, шлаковых включений), снижающих прочность соединений.

 

140 Виды сварных соединений.

В зависимости от расположения свариваемых деталей соединения дуговой и газовой сваркой подразделяют на стыковые, нахлёсточные, тавровые и угловые. Прочность стыковых соединений близка к прочности металла, их применяют в ответственных конструкциях. В зависимости от толщины деталей сварку выполняют односторонним  или двусторонним швом, а также производят подготовку кромок механической обработкой. Швы нахлёсточных, тавровых и угловых соединений называют угловыми. Нахлёсточные соединения тонколистовых конструкций выполняют контактной сваркой точенной или шовной. Диаметр сварной точки устанавливают в зависимости от толщины s свариваемых деталей, d=1,2s+4мм. Рекомендуемое расстояние между точками a=3d при сварке двух элементов и a=4d при сварки трёх элементов.

 

142 Паяные  соединения. Виды соединений и расчет

Получили широкое распространение  и в ряде случаев вытесняют  сварные соединения. Образуется за счет связи материалов деталей  припоем, который создает паяный шов. Нагрев деталей выполняют паяльником, газовой горелкой или в печах. Для уменьшения влияния окисления применяют специальные флюсы канифоль, бура и др.). В качестве припоев применяют чистые металлы, чаще сплавы на основе олова, меди, серебра, цинка, свинца и др. Прочность при срезе соединений, паянных оловянно-свинцовистыми припоями, а также на основе меди и серебра, составляет (0,8...0,9)s_вп , где s_вп -предел прочности припоя.

Применяют соединения встык , нахлесточные и их комбинация.  Встречаются соединения: елескопическое , внахлестку с заклепкой или штифтом, внахлестку со шпонкой , фальцевый замок .

Расчет паяных соединений аналогичен расчету сварных соединений (площадь нахлесточного соединения равна площади контакта).С увеличением площади контакта несущая способность соединения возрастает. При этом больший эффект можно получить за счет увеличения ширины деталей и меньший - за счет длины нахлестки .

№143 Клеевые  соединения. Виды соединений. Клеевые композиции. Условие прочности.

КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ - неразъемное  соединение с помощью клея .

Синтетическими клеями соединяют практически все материалы (стали, сплавы, медь, серебро, древесину, пластики, фарфор, ткани, кожу .).

Наибольшее распространение  получили два вида клеевых соединений - внахлестку и телескопическое.. Для телескопического соединения требуется жидкий клей, холодного отверждения.Для соединения внахлестку нужен высокопрочный клей

Подобно паяному соединению, прочность клеевого соединения также пропорциональна площади склеивания. Большее повышение прочности можно получить также за счет увеличения ширины, нежели длины нахлестки.Клеи обладают достаточно большой прочностью при сдвиге и невысокой прочностью при отдире и раскалывании. Прочность клеевого соединения зависит от толщины клеевого слоя.

Обычно толщина слоя составляет 0,05...0,15 мм и зависит от вязкости клея и давления при склеивании.

Условие прочности на сдвиг (срез) соединения внахлестку: где b и ℓ- ширина

 и длина нахлестки; [t_с]- допускаемое напряжение при сдвиге

144 Резьба  и ее параметры.

Резьбовыми называют соединения деталей с помощью резьбы.

Детали  имеют наружную и внутреннюю резьбу.

 Резьба может быть: цилиндрической, конической. Резьба может быть выполнена  однозаходной или многозаходной .

Разработаны стандарты  на основные

типы резьб. Резьбы различают по форме профиля: треугольную (метрическую, трубную), прямоугольную, круглую, трапециевидную и упорную резьбы.

 По направлению винтовой линии: правую и левую резьбы. Геометрические параметры цилиндрических резьб: наружный d, средний d2 и внутренний d1 диаметры , шаг резьбы Р, угол профиля α и число заходов п.

Основные типы резьб: а — треугольная метрическая; б — упорная; в — трубная; г — прямоугольная; д — трапецеидальная

145 Крепежные  детали и типы соединений.

Наибольшее распространение  получили болты, винты, шпильки, гайки.

С их  помощью образуют разъемные соединения:  болтом; винтом; шпилькой .

 

146 Усилия  а затянутом соединении 

Момент  затяжки (вращающий момент на ключе): где L_кл—длина ключа. Усилие затяжки Fкл = растягивает болт и нормальные напряжения в болте при затяжке равны:

k_KЛ - коэффициент, зависящий от состояния поверхности (вида покрытия) болта, гайки и шайбы;

Момент сопротивления в резьбе скручивает стержень болта, вызывая касательные напряжения:  
Эквивалентные напряжения:

147 Критерии  работоспособности и расчеты  резьбовых соединений.

а). Болт (шпилька) установлен в отверстие деталей с зазором и соединение нагружено продольной силой F. В сечении болта по внутреннему диаметру резьбы возникнут напряжения растяжения

Условие прочности  болта :

Откуда внутренний диаметр резьбы болта :

б). Болт установлен в отверстие соединяемых деталей без зазора и соединение нагружено поперечной силой.  
Болт рассчитывают как заклепку, диаметр стержня болта:

где [t_с]=(0,2…0,3)s_т- - допускаемое напряжение на срезе; s_т - предел текучести материала болта

148 Расчет затянутого болта(болт установлен в отверстие с зазором).

а). Болт (шпилька) установлен в отверстие деталей с зазором и соединение нагружено продольной силой F. В сечении болта по внутреннему диаметру резьбы возникнут напряжения растяжения

Условие прочности  болта :

Откуда внутренний диаметр  резьбы болта :

149 Расчет незатянутого болта (болт установлен в отверстие без зазора).

б). Болт установлен в отверстие соединяемых деталей без зазора и соединение нагружено поперечной силой.  
Болт рассчитывают как заклепку, диаметр стержня болта:

где [t_с]=(0,2…0,3)s_т- - допускаемое напряжение на срезе; s_т - предел текучести материала болта

150 Общие сведения о заклепочных соединениях.

Это - неразъемное соединение деталей (обычно листовых) с помощью заклепки

Соединения применяют  в конструкциях летательных аппаратов, металлоконструкциях и других изделиях, в которых нагрузки параллельны плоскости стыка, а применение сварки, пайки и склеивания затруднено или невозможно (несвариваемые материалы, недопустимость нагрева и т.п.).

Листы (детали) соединяют внахлестку или встык с накладками. Заклепки располагают простыми или шахматными рядами.Заклепки изготовляют из пластичных  сталей алюминиевых и титановых сплавов, латуни.

Виды повреждений  и критерии работоспособности.

Обрыв головок и разрушение стержней, смятие  стенок отверстий и стержней заклепок, разрушение соединяемых листов, ослабленных отверстиями.

Следовательно, основные критерии работоспособности соединений - прочность заклепок и листов соединений.

151 Критерии работоспособности соединений.

Виды повреждений  и критерии работоспособности.

Обрыв головок и разрушение стержней, смятие  стенок отверстий  и стержней заклепок, разрушение соединяемых листов, ослабленных отверстиями.

Следовательно, основные критерии работоспособности соединений - прочность заклепок и листов соединений.