Порядок розрахунку.

1. Визначається обертальний момент на валу конструкції:

2. Визначається зусилля на один болт, прикладене перпендикулярно до осі болта:

3. Сила попередньої затяжки болта:

4. Розрахункова сила:

5. Визначається допустиме напруження (див.п.4, задача 1).

6. Визначається потрібний розрахунковий діаметр різьби (див.п.5,задача 1)

7. По ГОСТ 8724—81 приймається діаметр різьби болтів (див. п. 6, задача 1).

8. Сумарну товщину скріплених болтами деталей конструкції прийняти рівною діаметру різьби d.

9. По розрахованій різьбі болта прийняти пружинну шайбу (ГОСТ 6402-70, табл. Д 8) та гайку (ГОСТ 5915-70, табл. Д 9).

10. Визначити потрібну довжину болта :

11. По ГОСТ 7798-70 прийняти стандартну довжину болта (табл. Д 10)

12. Виконати ескіз конструкції, приймаючи конструктивно всі інші розміри її елементів.

13. Припустити, що болти установлені без зазорів. Тоді вони працюють на зріз. Діаметр тієї частини болта, що працює на зріз, визначається за формулою

,

де – допустиме напруження на зріз; – границя текучості матеріалу болта.

14. По діаметру d0 прийняти чистий болт ГОСТ 7817-72 (табл. Д 11).

15. Визначити довжину болта аналогічно п.10, залишивши товщину деталей тою, що одержана вище, а шайбу і гайку підібрати вже для чистого болта (див. п. 9).

16. Порівняти результати розрахунків двох варіантів.

Задача 9.Визначити величину внутрішнього діаметра різьби болта, підібрати болти з крупною метричною різьбою для двох випадків: 1) болт вставлений в отвір з зазором; 2) болт вставлений в отвір без зазору.

Товщину чеки 1 (рис. 2, 9) прийняти рівною зовнішньому діаметру болта. А товщину бічних елементів вилки 2 назначити з умови рівно міцності з'єднання.

Матеріал з'єднуваних деталей – ст. 3. Навантаження стале, загвинчування гайок неконтрольоване. Вихідні дані приведені у табл. 9.

Таблиця 9. Дані до задачі 9

Параметри Варіант
F, kH
Z
f 0.1 0.15 0.2 0.16 0.2 0.22 0.17 0.18 0.25 0.3
Матеріал болтів Ст.3 Ст.4 Ст.5 Сталь 30 Сталь 40 Сталь 45 Сталь 35Х Сталь 40Х Ст.5 Сталь 35

Примітка: Z — кількість болтів у з'єднанні; f — коефіцієнт тертя у з'єднанні

 

Порядок розрахунку.

 

1. Користуючись табл. Д1 для заданого матеріалу болта встановлюємо границю текучості

2. Для болтового з'єднання з неконтрольованим затягуванням з табл. Д2 приймаємо коефіцієнт запасу міцності (краще взяти з діапазону діаметрів різьб 16...30 мм).

3. Визначаємо допустиме напруження

4. Приймаємо коефіцієнт запасу від зсуву: . Визначаємо необхідну силу затягування болта

де – кількість площин зсуву у з'єднанні (встановлюється з креслення з'єднання, рис. 2, 9).

5. Визначається розрахункова сила затягування

6. Визначається розрахунковий діаметр різьби dр:

7. За табл. Д3 приймаємо діаметр різьби з певним кроком р,для якої

Тут d – зовнішній діаметр різьби болта.

8. Приймаємо товщину чеки рівною d, а боковин вилки – d/2 кожної. Ви­значаємо довжину болтів так, як це показано у попередній задачі (п. 9 та п. 10). Виконується ескіз з'єднання.

9. У випадку, коли болти вставляються у отвори без зазорів, вони працюють на зріз. Допустиме напруження на зріз вираховується за формулою

10. Визначається діаметр тієї частини болта, що буде працювати на зріз:

.

11. По діаметру d0 приймаємо чистий болт ГОСТ 7817-72 (табл. Д 11).

12. Довжину болта визначаємо аналогічно вищесказаному (див. п. 8). Виконуєть­ся ескіз з'єднання.

13. Порівнюються результати розрахунків двох варіантів.

Задача 10. У з'єднанні, показаному на рис. 8, 0, болти вставлені без зазорів (ГОСТ 7817 – 72). Діаметр отвору, а отже і болта, d0 відомий (табл. 10) згідно варіанту. Товщина чеки 1 . Визначити діаметр різьби болтів, якщо їх встановити із зазором, тобто якщо прийняти болти за ГОСТ 7798 – 70. Затягування болтів неконтрольоване. Інші дані прийняти з табл. 10.

 

Таблиця 10. Дані до задачі 10

Параметри Варіант
d0
Матеріал болтів Сталь 30 Ст.5 Ст.5 Ст.4 Ст.4 Ст.3 Ст.3 Ст.2 Ст.2 Сталь 35
Z
f 0.08 0.09 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.07
K 1.6 1.5 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 1.6

Примітка: коефіцієнт запасу проти зсуву

Порядок виконання

1. З умови міцності на зріз

де - допустиме напруження на зріз: - границя текучості матеріалу болта; - число площин перерізу болта (визначається з рисунку з’єднання); - кількість болтів у з’єднанні (задається); - діаметр тієї частини болта, яка працює на зріз. Визначаємо допустиму силу на з’єднання. Границя текучості заданого матеріалу береться з табл. .

2. Далі розрахунок ведеться так, як показано у попередній задачі п.2…8.

 

ДОДАТКИ

 

Таблиця Д1. Механічні характеристики деяких марок сталей

Марка сталі Товщина листа або діаметр заготовки,мм Границя текучості , МПа Границя текучості , МПа Твердість, НВ
Ст2 до 250
Ст3 до 250
Ст4 до 250
Ст5 до 100
Сталь 30 -
Сталь 35 до 100
Сталь 40 до 100
Сталь 45 до 100
Сталь 35х до 60
Сталь 40х до 60

Таблиця Д2. Значення допустимого коефіцієнта запасу міцності при розрахунку болтів з неконтрольованою затяжкою

Сталь Стале навантаження Змінне навантаження
Діаметр різьби, мм
6…16 16…30 30…60 6…16 16…30 30…60
Вуглецева 5…4 4…2,5 2,5…1,6 10…6,5 6,5 6,5…5
Легована 6,6…5 5…3,3 3,3 7,5…5 5…4

Таблиця Д3. Основні розміри метричної різьби (ГОСТ 872481)

Діаметр, мм Крок , мм Діаметр, мм Крок , мм
Зовнішній Середній Внутрішній Зовнішній Середній Внутрішній
5,350 4,918 1,0 14,701 13,835 2,0
5,513 5,188 0,75 15,026 14,376 1,5
5,673 5,459 0,5 15,350 14,918 1,0
7,188 6,647 1,25 15,513 15,188 0,75
7,350 6,918 1,0 15,675 15,459 0,5
7,513 7,188 0,75 16,376 15,294 2,5
7,675 7,459 0,5 16,701 15,835 2,0
9,026 8,376 1,5 17,026 16,376 1,5
9,188 8,647 1,25 17,350 16,918 1,0
9,350 8,918 1,0 17,513 17,188 0,75
9,513 9,188 0,75 17,675 17,459 0,5
9,675 9,459 0,5 18,376 17,294 2,5
10,863 10,106 1,75 18,701 18,835 2,0
11,026 10,376 1,5 19,026 18,376 1,5
11,180 10,647 1,25 19,350 18,918 1,0
11,350 10,918 1,0 19,513 19,188 0,75
11,513 11,188 0,75 19,675 19,459 0,5
11,675 11,459 0,5 22,051 20,752 3,0
12,701 11,835 2,0 22,701 21,835 2,0
13,026 12,376 1,5 23,026 22,376 1,5
13,350 12,918 1,0 23,350 22,918 1,0
13,513 13,188 0,75 23,513 23,188 0,75
13,675 13,459 0,5

Таблиця Д3. (продовження)

Діаметр, мм Крок , мм Діаметр, мм Крок , мм
Зовнішній Середній Внутрішній Зовнішній Середній Внутрішній
25,051 23,752 3,0 36,402 34,670 4,0
25,701 24,835 2,05 37,051 35,752 3,0
26,026 25,376 1,5 37,701 36,835 2,0
26,350 25,918 1,0 38,026 37,376 1,5
26,513 26,188 0,75 38,350 37,918 1,0
27,727 26,211 3,5 39,077 37,129 4,5
28,051 26,752 3,0 39,402 37,670 4,0
28,701 27,835 2,0 40,051 38,752 3,0
29,026 28,376 1,5 40,701 38,835 2,0
29,513 29,188 0,75 41,026 39,376 1,5
30,727 29,211 3,5 41,350 39,918 1,0
31,051 29,752 3,0 42,077 40,129 4,5
31,701 30,835 2,0 42,402 40,670 4,0
32,026 31,376 1,5 43,051 41,752 3,0
32,350 31,918 1,0 43,701 41,835 2,0
32,613 32,188 0,75 44,026 42,376 1,5
33,402 31,670 4,0 44,350 42,918 1,0
44,7582 42,587 5,0
34,051 32,752 3,0 45,402 43,670 4,0
34,701 33,835 2,0 46,051 44,752 3,0
35,026 34,376 1,5 46,701 44,835 2,0
35,350 34,918 1,0 47,026 45,376 1,5
47,350 45,918 1,0

 

Таблиця Д4. Сталь прокатна кутова рівнополочна (витяг з ГОСТ8509-86)

Позначення

– ширина полки;

– товщина полки;

A – площа поперечного перерізу;

– відстань від центра тяжіння до зовнішньої грані полки

 

 

№ кутника Параметри
А, см2 ,мм , мм R, мм r, мм ,см
5,0:50х50х6 5,69 5,5 1,8 1,46
5,6:56х56х5 5,41 6,0 2,0 1,57
6,0:60х60х6 6,92 7,0 2,3 1,70
6,3:63х63х6 7,28 7,0 2,3 1,78
7,0:70х70х7 9,42 8,0 2,7 1,99
7,5:75х75х7 10,15 9,0 3,0 2,10
8,0:80х80х8 12,30 9,0 3,0 2,27
9,0:90х90х8 13,93 3,3 2,51
10:100х100х8 15,60 4,0 2,75
11:110х110х8 17,20 4,0 3,00

Таблиця Д5. Допустимі напруження для зварних з’єднань деталей при статичному навантаженні

Вид деформації і напруження Автоматичне та напівавтоматичне зварювання під шаром флюсу Ручне дугове зварювання електродами:
Э50А, Э42А Э50, Э42
Розтяг 0,9
Стиск
Зріз 0,65 0,65 0,6

 

 

Таблиця Д6. Шпонки призматичні (ГОСТ 23360-78)

 

 

Діаметр вала , мм Переріз шпонки, , мм мм Глибина паза, мм
Вала Втулки
10 до 12 4х4 2,5 1,8
12 до 17 5х5 3,0 2,3
17 до 22 6х6 3,5 2,8
22 до 30 8х7 4,0 3,3
30 до 38 10х8 5,0 3,3
38 до 44 12х8 5,0 3,3
44 до 50 14х9 5,5 3,8
50 до 58 16х10 6,0 4,3
58 до 65 18х11 7,0 4,4
65 до 75 20х12 7,5 4,9
75 до 85 22х14 9,0 5,4
85 до 95 25х14 9,0 5,4
95 до 110 28х16 10,0 6,4
110 до 130 30х16 10,0 6,4

 

 

Таблиця Д7. Швелери по ГОСТ 8240-72 (витяг)

- висота швелера;

- ширина полки;

- товщина стінки;

- момент опору перерізу відносно осі

- відстань від осі до зовнішньої грані стінки;

- площа поперечного перерізу

 

 

Параметри № швелера
14а 16а 18а 20а
, см
, мм
, мм 4,5 4,8 4,9 4,9 5,0 5,0 5,1 5,1 5,2 5,2
, см 1,44 1,54 1,67 1,87 1,80 2,00 1,94 2,13 2,07 2,28
, 34,8 50,6 70,2 77,8 93,4
, 10,9 13,3 15,6 17,0 18,1 19,5 20,7 22,2 23,4 25,2

Таблиця Д8. Шайби пружинні (ГОСТ 6402-70)

- товщина шайби осьова;

- діаметр шайби внутрішній

товщина шайби радіальна

Діаметр болта, шпильки, мм , мм Шайби
Легкі (Л) Нормальні (Н) Важкі (В) Особливо важкі
, мм , мм , мм , мм , мм , мм , мм , мм
2,1 - - 0,5 0,5 0,6 0,6 - -
2,5 2,6 - - 0,6 0,6 0,8 0,8 - -
3,1 0,6 1,0 0,8 0,8 1,0 1,0 - -
4,1 1,0 1,4 1,2 1,2 1,4 1,4 - -
5,1 1,2 1,6 1,4 1,4 1,6 1,6 - -
6,1 1,4 2,0 1,6 1,6 2,0 2,0 - -
8,1 1,6 2,5 2,0 2,0 2,5 2,5 - -
10,1 2,0 3,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5
12,1 2,5 3,5 3,0 3,0 3,5 3,5 4,0 4,0
14,2 3,0 4,0 3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 4,5
16,3 3,2 4,5 4,0 4,0 4,5 4,5 5,0 5,0
18,3 3,5 5,0 4,5 4,5 5,0 5,0 5,5 5,5
20,5 4,0 5,5 5,0 5,0 5,5 5,5 6,0 6,0
22,5 4,5 6,0 5,5 5,5 6,0 6,0 7,0 7,0
24,5 5,0 7,0 6,0 6,0 7,0 7,0 8,0 8,0
27,5 5,5 8,0 7,0 7,0 8,0 8,0 9,0 9,0
30,5 6,0 9,0 8,0 8,0 9,0 9,0 10,0 10,0
36,5 - - 9,0 9,0 10,0 10,0 12,0 12,0
42,5 - - 10,0 10,0 11,0 11,0 - -
48,5 - - 12,0 12,0 12,00 12,00 - -

Таблиця Д9. Гайки (ГОСТ 5915-70)

- діаметр різьби;

- крок різьби

H – товщина гайки

- розмір гайки під ключ

, мм
, мм 1,0 1,25 1,5 1,75 2,5 3,5 4,5
, мм
H, мм 6,5
D, мм 10,9 14,2 18,7 20,9 26,5 33,3 39,6 50,9 60,8 72,1 83,4

 

Таблиця Д10. Болти нормальної точності (ГОСТ 7798-70)

- діаметр різьби болта;

- крок різьби болта;

- довжина різьби болта;

У таблиці знаком відмічені довжини болтів певного діаметру.

, мм
,мм 1,25 1,5 1,75 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
,мм 5,5
,мм 10,9 14,2 18,7 20,9 26,5 33,3 39,6 50,9 60,8 72,1 83,4
, мм   Х   Х   -   -   -   -   -   -   -   -   -
Х Х Х - - - - - - - -
Х Х Х - - - - - - - -
Х Х Х Х - - - - - - -
Х Х Х Х - - - - - - -
Х Х Х Х Х - - - - - -
Х Х Х Х Х Х - - - - -
Х Х Х Х Х Х - - - - -
Х Х Х Х Х Х Х - - - -
Х Х Х Х Х Х Х Х - - -
Х Х Х Х Х Х Х Х - - -
Х Х Х Х Х Х Х Х Х - -
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х -
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х -
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х
- - Х Х Х Х Х Х Х Х Х

 

Таблиця Д11. Болти для отворів з-під розвертки (ГОСТ 7817-72)

, мм - діаметр різьби;

, мм – діаметр ділянки болта, яка працює на зріз;

, мм - довжина болта;

, мм – внутрішній діаметр різьби;

, мм - крок різьби.

 

, мм
, мм 1,25 1,5 1,75 2,5 3,5 4,5
, мм
, мм
, мм
, мм 5,5 8,5

 

 

Навчальне видання

 

 

ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

 

для студентів інженерних та інженерно-педагогічних спеціальностей

 

 

Упорядники: Кравцов Марко Костянтинович, Оболенська Тетяна Олександрівна, Білецька Ірина Василівна

 

Відповідальний випусковий: М.К. Кравцов

Формат 60x84. 1/16. Умов.друк.арк. __. Тираж ___прим.

________________________________________________

©Українська інженерно-педагогічна академія

________________________________________________

61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.