46317

Прочность деталей приспособлений

Лекция

Производство и промышленные технологии

Прочность деталей приспособлений Прочность одно из основных требований предъявляемых к деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может рассматриваться по коэффициентам запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. С помощью расчета деталей элементов приспособлений на прочность можно решать две задачи: а проверку на прочность уже существующих деталей с определенными размерами сечений путем сравнения фактических напряжений моментов сил с допускаемыми проверочный расчет; б определение размеров сечений деталей ...

Русский

2013-11-21

84.5 KB

39 чел.

ЛЕКЦИЯ 16

16. Прочность деталей приспособлений

Прочность — одно из основных требований, предъявляемых к деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может рассматриваться по коэффициентам запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. Расчеты по номинальным допускаемым напряжениям менее точны и прогрессивны, но значительно проще.

С помощью расчета деталей (элементов) приспособлений на прочность можно решать две задачи: а) проверку на прочность уже существующих деталей с определенными размерами сечений путем сравнения фактических напряжений) (моментов, сил) с допускаемыми — проверочный расчет; б) определение размеров сечений деталей — предварительный проектный расчет.

Расчет на прочность (задача а) детали в виде стержня круглого сечения, нагруженного осевой силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляется по формуле

,

где — фактическое напряжение растяжения (сжатия), МПа; Р — расчетная осевая сила, Н; d — диаметр опасного сечения (для резьбового стержня — внутренний диаметр резьбы), мм; [] — допускаемое напряжение растяжения (сжатия), МПа.

Определение необходимого размера опасного сечения (задача б) для подобного случая можно производить по формуле

.

Полученное значение округляется в сторону увеличения до целого или ближайшего стандартного значения. При наличии шпоночного паза в опасном сечении детали полученное расчетом значение d следует увеличить на 5.. .10 %.

Расчеты на прочность валов и осей с целью определения их размеров (задача б) можно производить по формулам: на изгиб (детали круглого сечения)

;

на изгиб (детали кольцевого сечения)

;

на кручение

на изгиб с кручением (детали круглого сечения)

на изгиб с кручением (детали кольцевого сечения)

где Мизизгибающий момент, Н • мм; Мкркрутящий момент, Н•мм; Мэкв — эквивалентный момент, Н • мм; ;допускаемое напряжение при изгибе, МПа; [] — допускаемое напряжение при кручении, МПа; k0 = = d0/d — отношение внутреннего диаметра вала (оси) d0 к наружному d.

Необходимо помнить, что оси рассчитываются только на изгиб, так как они не передают крутящего момента.

Валы и оси можно рассчитывать на жесткость, но диаметр деталей в этом случае получается большим, чем при расчете на прочность. Расчет на изгибную жесткость состоит из определения углов наклона и прогибов упругой линии осей и валов и сравнения их с допускаемыми значениями. Следует отметить и сложность расчетов деталей на жесткость. Например, расчет валов на жесткость (задача а) при кручении производится по формуле

,

где — действительный угол закручивания вала, град; [] — допускаемый угол закручивания (можно принимать для большинства валов [] =15' на 1 м длины; для менее ответственных валов [] принимается до 2°); Мкркрутящий момент, Н • мм; l — длина скручиваемой части вала, мм; G — модуль упругости при сдвиге, МПа (для стали G = 8(104 МПа); Iр — полярный момент инерции сечения вала, мм4 ( — для круглого сечения и для кольцевого сечения).

Уточненный расчет валов на прочность, в случае возникновения такой необходимости, заключается в определении коэффициентов запаса для опасных сечений.

При нагружении соединения силами в плоскости (по поверхности) стыка деталей и в случаях установки штифта (цилиндрического гладкого стержня винта) без зазора и работы на срез проверочный расчет (задача а) штифта (винта) может осуществляться по формуле

,

где Р — срезающая сила, Н; d — диаметр штифта (стержня винта), мм; i — число стыков (количество штифтов или винтов) в соединении; [] — допускаемое напряжение среза, МПа.

Расчет на прочность шпоночных и шлицевых соединений заключается в сравнении фактически передаваемого крутящего момента с допускаемым моментом из условий прочности шпонок (шлиц).

Расчет на прочность шпоночных соединений (задача а) производится по формулам:

на смятие:

(для призматических шпонок);

(для сегментных шпонок);

на срез:

(для призматических и сегментных шпонок),

где Мкр — крутящий момент (рассчитывается по передаваемой мощности и частоте вращения вала), Н-мм; D — наружный диаметр вала, мм; h — высота призматической шпонки, мм; Кш — размер выступающей из паза части сегментной шпонки, мм; l — рабочая длина шпонки, мм; [] — допустимые напряжения смятия, МПа.

Проверочный расчет на прочность шлицевых соединений (задача а) может осуществляться по формулам:

на смятие:

(прямобочный профиль)

(эвольвентный профиль)

на срез:

(прямобочный и эвольвентный профили)

где Мкр — крутящий момент, Н-мм; z — число шлицев; h — высота поверхности контакта (для прямобочного профиля , здесь fш — фаска зуба и паза шпоночного соединения, по СТ СЭВ 188 - 75 фаска принимается равной 0,3. ..0,5 мм с допуском +0,2... + 0,3; для эвольвентных шлицев с центрированием по боковым поверхностям h = m, с центрированием по наружной цилиндрической поверхности h = 0,9m); D — наружный диаметр вала, мм; d — внутренний диаметр отверстия, мм; b — ширина шлица, мм; m — модуль эвольвентного соединения, мм; — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по шлицам (принимается равным 0,7...0,8).

При необходимости расчеты на прочность сварных соединений, пружин, подшипников, клиноременных, зубчатых передач и других специфических сборочных единиц и деталей специальных приспособлений следует выполнять с помощью справочных и других литературных источников.

Пример.16.1. Рассчитать на прочность опасное звено приспособления (см. рис.16.1). Из рассмотрения данного приспособления можно прийти к выводу, что одной из наиболее нагруженных деталей является ось 6 стойки 9. Она воспринимает повышенные нагрузки, связанные с зажимом обрабатываемых заготовок. Направление действия создаваемой пневмоцилиндром силы меняется на противоположное посредством рычагов 13. При этом она увеличивается в несколько раз. Затем через штоки 10 и пяты 3 она передается на рычаг 4, получает направление в сторону зажима заготовок и вновь возрастает. Таким образом, на прочность целесообразно рассчитывать наиболее нагруженное звено (в описанном случае ось б). Ось 6 в отверстиях рычага 4 и стойки 9 установлена с зазором и будет работать на изгиб. В соответствии с принятым решением она изготавливается из стали 20Х с цементацией и закалкой до твердости 57...63 HRCэ. Вид нагрузки П (переменная). По табл. П28 напряжение [] для приведенного случая равно 220 МПа. Из силового расчета выявлено, что изгибающий момент УИИЗ, действующий на опасное звено приспособления, равен 10 800 Н-мм.

Минимальный диаметр оси можно рассчитать (задача б) по формуле:

мм.

В описанных условиях можно принять размер d=10 мм, что обеспечит более надежную работу оси 6 в приспособлении.

Рис. 16.1. Фрезерное многоместное приспособление для обработки торцов заготовок типа планок со схемой комбинированной передачи сил зажима.

Контрольные задания.

Задание 16.1.

По какой формуле проводится расчет на прочность детали в виде стержня круглого сечения, нагруженного осевой силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия)?

Задание 16.1.

По какой формуле проводится расчет на прочность валов и осей на изгиб (детали круглого сечения) с определения их диаметра?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65286. Підвищення продуктивності роботи тягодуттьового обладнання котельних установок на основі нових критеріїв проектування 164 KB
  Відповідно до поставленої мети сформульовані наступні задачі: проаналізувати існуючі способи підвищення продуктивності роботи тягодуттьових машин і аеродинамічних систем; провести дослідження впливу неактивних зон у типових елементах...
65287. ФОРМУВАННЯ МОДИФІКОВАНИХ ШАРІВ З УЛЬТРАДИСПЕРСНОЮ ЛИТОЮ СТРУКТУРОЮ В ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ СТАЛЯХ ПОВЕРХНЕВОЮ ПЛАЗМОВОЮ ОБРОБКОЮ 1.26 MB
  Проте останнім часом все більша увага дослідників приділяється розробці нових технологій поверхневої модифікації з отриманням шарів з ультратонкою литою структурою при оплавленні сталей і сплавів ВКДН.
65288. Експериментальне дослідження просторово-часових характеристик завад від морської поверхні й неоднорідностей тропосфери для оптимізації пристроїв обробки сигналів радіотехнічних систем 982 KB
  Проблема забезпечення безпечного судноводіння в умовах обмеженої видимості й у складних метеоумовах належить до однієї з найбільш затребуваних завдань сучасної навігації. При цьому використанню радіолокаційних засобів немає альтернатив, тому що виявлення...
65289. Швидкий пошук різноформатних даних в граничних режимах систем управління 845 KB
  Сучасний розвиток промисловості характеризується зростанням вимог до інформаційного забезпечення інтеґрованого організаційно-адміністративного управління на верхньому рівні ієрархії та жорсткими вимогами...
65290. Творчість Палладія Еленопольського в контексті формування ідеалів християнського життя: історико-соціальний аспект 208.5 KB
  Актуальність роботи зумовлюється і тим що дослідження процесу використання біблійних текстів у конструюванні християнського дискурсу за часів Пізньої Античності є відносно новими і нечастими; ця сфера історичних досліджень лише нині почала активно розвиватися в зарубіжній історіографії...
65291. ФОРМУВАННЯ ФАХОВОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ІНЖЕНЕРІВ-МЕТАЛУРГІВ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ ПРОФЕСІЙНО ОРІЄНТОВАНИХ ДИСЦИПЛІН 217 KB
  Необхідність підвищення рівня фахової компетентності майбутніх інженерівметалургів зумовлена інтенсивною модернізацією вітчизняного металургійного...
65292. Формування дослідницьких умінь студентів технічних університетів у процесі вивчення професійно-орієнтованих дисциплін 538.5 KB
  Критерії: 1 мотиваційно-ціннісний 2 когнітивний 3 діяльнісний формування ціннісного ставлення до дослідницької діяльності; створення в технічному університеті професійнодослідницького середовища; забезпечення...
65293. Підвищення ефективності процесу електродугового наплавлення шляхом використання комбінованих магнітних полів 2.57 MB
  Встановлення особливостей впливу КМП на процеси утворення форми посилення валика та форми проплавлення основного металу при дуговому наплавленні під флюсом дасть можливість розробити рекомендації для вибору оптимальних параметрів...
65294. ФОРМУВАННЯ ЗАГАЛЬНОТЕХНІЧНИХ ЗНАНЬ У ПРОЦЕСІ ПРОФЕСІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ТЕХНОЛОГІЙ 221.5 KB
  Нерозробленість даної проблеми наявні протиріччя обумовили вибір теми дисертаційного дослідження: Формування загальнотехнічних знань у процесі професійної підготовки майбутніх учителів технологій.