Бабкин Александр Иванович 1 страница

.

4 ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

4.1 Контрольная работа №1

Задача 1.1

Резьбовые соединения

Сварной кронштейн (рис. 4.1), нагруженный силой F, крепится к стене с помощью 4 болтов. Болтовое соединение затянуто. Подобрать диаметр болтов, исходя из условия прочности. Резьба болтов – метрическая, с крупным шагом. Нагрузка статическая, допускаемое напряжение на растяжение для материала болтов = 80 МПа. Размеры кронштейна и величина силы F даны в таблице 4.1. Коэффициент трения материала кронштейна и стены f = 0,15.

Рис. 4.1. Схема к задаче 1.1

Таблица 4.1

Варианты исходных данных для задачи 1.1

№ варианта

Нагрузка F, кН

Угол α

x 1

y 1

ly

lz

№ варианта

Нагрузка F, кН

Угол α

x 1

y 1

ly

lz

мм

мм

30º

40º

25º

35º

15º

30º

45º

25º

40º

15º

35º

45º

30º

40º

25º

35º

15º

30º

45º

25º

Продолжение таблицы 4.1

№ варианта

Нагрузка F, кН

Угол α

x 1

y 1

ly

lz

№ варианта

Нагрузка F, кН

Угол α

x 1

y 1

ly

lz

мм

мм

15º

30º

45º

25º

40º

15º

35º

45º

30º

40º

25º

35º

15º

30º

45º

25º

40º

15º

35º

45º

Пример решения задачи: Кронштейн (рис. 4.1), нагруженный силой F = 20 кН, крепится к стене с помощью 4 болтов. Угол . Размеры соединения: 110 мм; 200 мм; 40 мм; 125 мм. Болтовое соединение затянуто. Подобрать диаметр болтов, исходя из условия прочности. Резьба болтов – метрическая, с крупным шагом. Нагрузка статическая, допускаемое напряжение на растяжение для материала болтов = 80 МПа. Коэффициент трения материала кронштейна и стены f = 0,15.

Решение: 1. Кронштейн считаем жестким. Болты крепления кронштейна расположены симметрично, оси x, y, z проходят через центр соединения.

Силу F разбиваем на составляющие , (рис. 4.2 б) и переносим в центр соединения с добавлением момента (рис. 4.2 в):

Н;

Н;

Н∙мм;

а	б	в
Рис. 4.2. Расчетная схема соединения

2. Сила направлена в плоскости соединения (рис. 4.3 а). Сдвигающая сила, приходящаяся на 1 болт:

Н.

3. Сила работает на отрыв кронштейна от стен (рис. 4.3 б). Отрывающая сила, приходящаяся на 1 болт:

Н.

а	б	в	г
Рис. 4.3. Схема к расчету сил, действующих на болт

4. Момент так же работает на отрыв (рис. 4.3 в). Отрывающая сила:

Н.

5. Наибольшая суммарная нагрузка от действия , и приходится на болты 1 и 2 (рис. 4.3 г). Поэтому расчетный внутренний диаметр резьбы болтов:

мм.

По справочнику подбираем метрическую резьбу с крупным шагом:

Резьба М36: наружный диаметр = 36 мм, шаг = 4 мм, внутренний диаметр = 31,67 мм.

Задача 1.2

Сварные соединения

Проверить прочность сварного соединения кронштейна, представленного на рис. 4.4, при приложении к нему силы F. Нагрузка статическая, постоянная. Способ сварки – ручная дуговая сварка. Сварные швы – угловые. Катет швов k и размеры кронштейна даны в таблице 4.2. Материал листов – Ст3, допускаемые напряжения на растяжение = 125 МПа.

Рис. 4.4 Схема к задаче 1.2

Таблица 4.2

Варианты исходных данных для задачи 1.2

№ варианта	Нагрузка F, кН	Угол	Катет шва k, мм	Размеры кронштейна, мм
		30º
		25º
		15º
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º

Продолжение таблицы 4.2

№ варианта	Нагрузка F, кН	Угол	Катет шва k, мм	Размеры кронштейна, мм
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º
		45º
		40º
		35º
		30º
		25º
		15º
		45º

Пример решения задачи: Проверить прочность сварного соединения кронштейна, представленного на рис. 4.4, при приложении к нему силы F. Нагрузка статическая, постоянная. Сварные швы – угловые. Способ сварки – ручная дуговая сварка, коэффициент проплавления 0,7. Материал кронштейна – Ст3, допускаемые напряжения на растяжение = 125 МПа.

20 кН; .

Катет швов k = 5 мм.

Размеры кронштейна: l_y =40 мм; l_z = 125 мм; s = 10 мм; b₁ = 40 мм; h₁ = 8 мм; b₂ = 5 мм; h₂ = 150 мм.

Решение: 1. Допускаемые напряжения для расчета сварного шва:

= 0,6· = 0,6·125 = 75 МПа.

2. Сечение сварного соединения симметричное, оси x, y, z проходят через центр сечения. Размеры расчетного сечения сварного соединения показаны на рис. 4.5, где – расстояние от оси x до центра тяжести сечения верхнего шва:

мм.

Рис. 4.5. Размеры сечения сварного соединения	а	б
Рис. 4.6. Расчетная схема сварного соединения

3. Силу F разбиваем на составляющие , (рис. 4.6 а) и переносим в центр тяжести сечения с добавлением момента (рис. 4.6 б):

Н;

Н;

Н∙мм;

4. Сила направлена в плоскости сечения (рис. 4.7 а). Напряжения, вызываемые силой :

МПа,

где – площадь сечения сварного соединения:

мм².

а	б	в
Рис. 4.7. Напряжения в соединении

5. Сила направлена в плоскости сечения (рис. 4.7 б). Напряжения, вызываемые силой :

МПа.

6. Момент действует в плоскости, перпендикулярной оси x (рис. 4.7 в). Максимальные напряжения, вызываемые :

МПа,

где мм³ – момент сопротивления сечения относительно оси x;

– момент инерции сечения относительно оси x:

мм⁴.

– расстояние до максимально удаленной точки сечения от оси x:

мм.

7. Напряжения от совместного действия , и :

МПа МПа.

Условие прочности соблюдается.

Задача 1.3

Заклепочные соединения

Рассчитать несущую способность заклепочного соединения, показанного на рисунке, нагруженного статической растягивающей силой. Допускаемые напряжения для материала заклепок: = 190 МПа, = 85 МПа. Допускаемые напряжения для материала листов и накладок: = 140 МПа, = 210 МПа.

Таблица 4.3

Варианты исходных данных для задачи 3.1

№ варианта	Количество заклепок z	Диаметр заклепки d, мм	Толщина листа s, мм	Ширина листа B, мм	Толщина накладок s 1, мм	Схема соединения
			3,5		–		Варианты 1-10: Однорядное соединение внахлест
					–
		5,5			–
					–
					–
					–
		4,5			–
					–
					–
					–
					–		Варианты 11-20: Двухрядное соединение внахлест с шахматным расположением заклепок
					–
					–
					–
					–
					–
					–
					–
		4,5	2,5		–
		7,5			–

Продолжение таблицы 4.3

№ варианта	Количество заклепок z	Диаметр заклепки d, мм	Толщина листа s, мм	Ширина листа B, мм	Толщина накладок s 1, мм	Схема соединения
							Варианты 21-30: Двухрядное стыковое соединение с двухсторонними накладками с шахматным расположением заклепок
			2,5		1,5
					1,5
			2,5		1,5
			4,5		2,5
							Варианты 31-40: Двухрядное стыковое соединение с двухсторонними накладками
					1,5
			2,5		1,5
			3,5
			2,5		1,5

Дата добавления: 2014-11-18