Материал: Механика. Учебное пособие. Рукин Ю.Б., Нилов В.А

Откуда Н = 26,35 см = 263,5 мм. Принимаем Н = 265 мм.

Из условия прочности определяем потребную величину катета «K» сварного шва. В сварном шве действуют напряжения:

Напряжения Px и M и арифметически складываем, как действующие по одному направлению

Px Py L

Определяем размер катета сварного шва.

т.е. K = 1,42 см или 14 мм.

Пример 6.

Рассчитать сварное соединение кронштейна с ко-

лонной (рис.10.5). Р = 10 кН; L = 300 мм; α = 30°. Рас-

стояние от точки приложения силы Р до центра тяжести поперечного сечения кронштейна в заделке f = 150 мм. Кронштейн изготовлен из листовой стали Ст. 3 толщиной δ = 6 мм; [σ]р = 160 МПа. Сварка осуществляется

139

вручную с обваркой по контуру угловым швом

[τ] ср = 104 МПа.

Рис. 10.5 Расчетная схема соединения

Решение

Силу Р раскладываем на горизонтальную Рx и вертикальную Рy составляющие:

Рx = P·sinα = 10·0.5 = 50 кН.

Рy = P·cosα = 10·0,866 = 8,66 кН.

Определяем потребную высоту кронштейна Н в заделке из условия прочности. От силы Рx материал испытывает внецентренное растяжение, от силы Рy – плоский изгиб. Максимальные напряжения в точке 1

Откуда Н = 11 см или 110 мм.

Из условия прочности определяем размер катета «K» сварного шва. В наиболее опасной точке шва 1 действуют напряжения:

140

11. ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Шпонки применяют преимущественно для передачи крутящего момента от вала к ступице, насажанной на вал детали и наоборот.

Шпоночные соединения различают на ненапряженные, осуществляемые призматическими или сегментными шпонка-

141

ми, и напряженные, осуществляемые клиновыми и тангенциальными шпонками.

Призматические шпонки (рис. 11.1). выполняют прямо-

угольного сечения (ГОСТ 23360-78 или СТ СЭВ 189-75). Рабочими у них являются ботовые, более узкие грани. Шпонка удерживается в пазу вала силами трения за счет посадки с на-

тягом P9 . Ширину шпонок выбирают равной b = (0,25...6,3)d. h9

Длину шпонки ℓ принимают в соответствии с длиной ступицы колеса или по расчету из условия прочности на смятие. Принятое значение длины шпонки должно быть согласовано с СТ СЭВ 189-75 ( 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 36. 40, 45, 50,56, 63, 70, 80, 90, 100, 110. 125, 140, 160, 180, 200).

Рис. 11.1 Схема расчета призматической шпонки

Условие прочности призматической шпонки на срез имеет вид

МК ≤ 0,5 · d · b · ℓ · [τ]СР

где d – номинальный диаметр вала; b – ширина шпонки;

ℓ – длина шпонки; [τ]СР – допускаемое напряжение среза для стальных шпо-

нок принимают равным [τ]СР = 60...90 МПа.

142

Поскольку размеры сечений шпонок стандартизованы и принимаются в зависимости от диаметра вала d, то их расчет сводится к проверке выбранных размеров по напряжениям смятия:

4 М к

где h – высота шпонки.

[σ]СМ – допускаемое напряжение смятия, для стальной шпонки и чугунной ступицы [σ]СМ = 60...80 МПа; для стальных шпонки и ступицы [σ]СМ = 120...150 МПа.

Пример 3

Подобрать стандартную призматическую шпонку и проверить еѐ на прочность. Диаметр вала d = 30 мм; момент, передаваемый валом, МК = 240 Н·м. Ступица детали насаженной на вал, стальная. Допускаемые напряжения при стальных шпонке и ступице

[σ]СМ = 120 МПа.

Решение

По ГОСТ 23360-78 или СТ СЭВ 189-75 в соответствии с заданным диаметром вала d = 30 мм выбираем призматическую шпонку с размерами b = 8 мм; h = 7 мм.

Длину шпонки определяем из условия отсутствия смятия боковых поверхностей в соединении по формуле

где [σ]СМ = 120 МПа.

По СТ СЭВ 189-75 принимаем стандартную длину шпон-

ки ℓ = 40 мм.

Определяем напряжения среза в шпонке

143