Указания к расчету отдельных схем

1. Сначала из условия прочности на растяжение нужно выбрать уголок из таблиц сортамента [5]. Сварное соединение считается на срез и отрыв:

При расчетах принять катет шва, равным толщине уголка ( ), и определить длину сварного шва из расчетов на срез и отрыв. Выбрать большее значение. Допускаемые напряжения на срез и отрыв выбрать по таблице 1.1 [1].

2. Пример расчета приведен выше.

3. Из условия прочности листов на разрыв определить их ширину . Задаться толщиной и записать условие прочности на разрыв по сечению между листами

Отсюда найти ширину накладок . Желательно принять .

Комбинированные швы накладки рассчитать на срез и определить длину шва . Длина накладки .

4. Сварной шов считаем по формуле (1.6)

где - ширина полки двутавра.

Отсюда определяем катет шва .

Толщину хомута δ определяем из условия прочности на разрыв

5. Смотри схему 2.

6. Из условия прочности на разрыв подбираем швеллер. Условие прочности швов имеет вид

где - высота и толщина стенки швеллера.

Отсюда определяем длину прорезных швов .

7. Из условия прочности двутавра на изгиб определяем его номер. Пренебрегая моментом инерции горизонтальных швов относительно собственных центральных осей, найдем осевой момент сопротивления швов:

где - геометрические размеры двутавра.

Условие прочности сварного шва:

Отсюда определяем катет шва .

8. Имеем соединение втавр угловыми швами. Условие прочности имеет вид (5.6), где . Отсюда получаем квадратное уравнение для определения длины шва l.

9. Из условия прочности винта на растяжение подбираем метрическую резьбу. Глубину ввинчивания определяем из расчета резьбы на смятие (5.10) и срез (5.9).

10. Момент трения на клемме должен превышать момент на рычаге

Для этого на клемме затяжкой болтов должна обеспечиваться сила нормального давления

По этой силе определяем метрическую резьбу.

При действии переменных нагрузок проводится проверка винта на усталостную прочность по амплитуде напряжения

Коэффициент запаса по переменным напряжениям

где - предел выносливости при растяжении (для Ст.3 );

коэффициент концентрации напряжений ;

масштабный коэффициент взять по рекомендациям на странице 54 [1].

Должно быть

11 и 12. Необходимая сила трения, создаваемая каждым болтом

Далее для расчета применяются формулы (1.11) и (1.12).

13. Крутящий момент на валу

Дальнейший расчет как в задаче 10, без проверки по переменным напряжениям.

14. Крутящий момент на валу определяется как в предыдущей задаче. Окружная сила . Сила нормального давления , а осевая сила прижатия пружин равна силе затяжки болта

.

По этой силе, задавшись материалом вала, находим диаметр резьбы из расчета винта на разрыв.

15. Передаваемый момент . Далее смотри указания к задаче 11. При этом нужно задаться числом болтов z (4 или 6) и определить d₁.

16. Расчет производится в последовательности, приведенном выше в разделе “Расчет пары винт – гайка».

17. Движущая сила на нижнем клине равна осевой силе на винте

где - коэффициент трения в направляющих (можно принять 0,18).

Дальнейший расчет винта и гайки аналогичен задаче 16. При определении длины рукоятки надо учесть момент сил трения на торце винта.

КПД механизма определяется по формуле

18. Расчет винта и гайки аналогичен схеме 16, но надо дополнительно проверить устойчивость винта. Для этого определяем радиус инерции сечения и гибкость винта:

; (1.20)

где – длина винта; - коэффициент приведения длины (принять ).

Если , то критическую силу определяем по формуле Эйлера

(1.21)

Если , то пользуемся формулой Ясинского

(1.22)

Коэффициент запаса устойчивости Он должен быть 4.

При определении длины рукоятки надо учесть момент сил трения на торце винта, а также

.

Номер швеллера определяется из условия прочности на изгиб

Задача 2

Расчет передач

Недостающими конструктивными размерами и данными задаться самостоятельно. Примеры расчета, необходимые справочные материалы и указания приведены в [4] (главы 1, 2, 3, 7, 9).

1. Подобрать электродвигатель и рассчитать в одноступенчатом редукторе цилиндрические колеса с прямыми зубьями. Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно Р₂ и ω₂. Расчетное время работы передачи 10000ч. Нагрузка спокойная, постоянная.

Данные для расчета	Варианты
Р2, кВт	2,7	2,7	4,3	4,3	6,7	6,7	9,5	9,5	13,5	13,5
ω2, рад/с	6,5π	10,5π	10,9π	13π	9π	7,2π	11,6π	9,1π	12,3π	11,8π
Передача	реверсивная	нереверсивная

2. Подобрать электродвигатель и рассчитать косозубые цилиндрические колеса одноступенчатого редуктора и. Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно Р₂ и ω₂. Расчетное время работы передачи 15000 ч. Нагрузка спокойная, постоянная.

Данные для расчета	Варианты
Р2, кВт	2,7	4,3	6,7	9,5	13,5	2,7	4,3	6,7	9,5	13,5
ω2, рад/с	8,3π	11,5π	9,1π	7,2π	12,1π	10π	15π	11π	14,5π	10π
Передача	реверсивная	нереверсивная

3. Определить контактные напряжения в зубьях цилиндрической прямозубой закрытой передачи и подобрать материал шестерни и колеса. Ведущим валом шестерни передается крутящий момент Т. Модуль зацепления m, межцентровое расстояние а, передаточное число U, число зубьев шестерни z₁. Расчетный срок службы передачи 15000 ч. Нагрузка постоянная, спокойная.

Данные для расчета	Варианты
ω2, с-1
Т, Нм
m, мм	3,5	4,5	4,5		5,5
а, мм
z1
U	4,7	5,17	2,61	3,17	2,96	4,5	3,0	2,5	5,6	2,48
Передача	реверсивная	нереверсивная

4. Подобрать электродвигатель и распределить передаточное число в системе привода от электродвигателя к барабану грузоподъемной лебедки через клиноременную и зубчатую передачу. Рассчитать шестерню и колесо открытой прямозубой цилиндрической передачи. Усилие на барабане F, диаметр барабана D₁, угловая скорость барабана ω. Срок службы передачи 10000 ч. Нагрузка постоянная.

Величина	Варианты
F, кН	7,00	6,80	6,60	6,40	6,00	5,50	5,80	5,60	5,00	5,20
D1, мм
ω, рад/с	π	1,3π	1,4π	1,5π	1,7π	π	1,2π	1,4π	1,5π	1,8π

5. Подобрать электродвигатель и рассчитать шестерню и колесо конической прямозубой закрытой передачи. Мощность и угловая скорость на выходном валу редуктора соответственно P₂ и ω₂. Расчетный срок службы передачи 10000ч. Нагрузка постоянная.

Данные для расчета	Варианты
Р2, кВт	2,6	2,6	2,6	4,2	4,2	4,2	6,4	6,4	9,2	9,2
ω2, рад/с	6,8π	13,7π	8,5π	10,5π	12,7π	10,9π	12π	12,5π	17,2π	8,5π
Передача	реверсивная	нереверсивная

6. Подобрать электродвигатель и рассчитать червяк и червячное колесо редуктора для привода барабана грузоподъемного устройства. Скорость наматывания каната v, натяженне каната F, диаметр барабана D. Срок службы редуктора 5000ч. Нагрузка спокойная, постоянная.

Величина	Варианты
F, кН
v, м/с	0,36	0,36	0,33	0,33	0,30	0,30	0,27	0,27	0,23	0,23
D, мм

7. Подобрать электродвигатель и рассчитать червяк и червячное колесо редуктора. Мощность на выходном валу P₂, а его угловая скорость ω₂. Расположение червяка нижнее. Расчетный срок службы передачи 15000ч. Нагрузка постоянная.

Величина	Варианты
Р2, кВт	2,6	2,6	4,9	4,9						1,9
ω2, рад/с	4,9π	3,9π	3π	2,4π	5,9π	3,3π	2,6π	1,7π	1,5π	1,4π

8. Подобрать электродвигатель и рассчитать червяк и колесо редуктора . Мощность и угловая скорость ведомого вала соответственно P₂ и ω₂. Срок службы редуктора 20000ч. Нагрузка постоянная.

Величина	Варианты
Р2, кВт	2,0	2,0	3,4	5,5	5,5	5,5	8,2	8,2	11,5	11,5
ω2, рад/с	1,2π	0,5π	1,6π	π	1,3π	1,4π	1,7π	1,2π	1,4π	1,1π

9. Рассчитать червяк и червячное колесо открытой передачи ручной лебедки. Крутящий момент на валу барабана Т_к. Усилие рабочего на рукоятке F. Длина рукоятки L. Передача реверсивная, самотормозящая.

Величина	Варианты
Тк, Нм
F, H
L, мм

10. Рассчитать червяк и червячное колесо открытой передачи ручной тали грузоподъемностью F. Усилие рабочего, приложенное к тяговой цепи, F_р. Диаметр тягового колеса D₁. Диаметр звездочки грузовой цепи D₂.

Величина	Варианты
F, кH	10,00	12,00	14,00	18,00	20,00	22,00	25,00	28,00	30,00	35,00
Fр, H
D1, мм
D2, мм

11. Рассчитать плоскопеременную передачу, установленную в системе привода от электродвигателя к ленточному транспортеру. Мощность электродвигателя Р₁, угловая скорость его ω₁. Скорость ленты транспортера v. Диаметр барабана D₁=400мм. Передаточное число редуктора U_р. Работа передачи двухсменная, спокойная.

Величина	Варианты
Р1, кВт
ω1, рад/с	47π	32π	48π	32π	50π	33π	47π	31π	31π	24π
Up	5,25	7,1	7,6	3,9	11,5	2,6	17,5	4,5	2,55	7,4
v, м/с	1,1	0,9	0,8	1,5	0,5	1,3	0,3	0,7	1,4	0,4

12. Рассчитать передачу хлопчатобумажным ремнем от электродвигателя к станку. Мощность и угловая скорость на ведомом валу ременной передачи соответственно P₂ и ω₂. Передача горизонтальная. Габариты передачи должны быть минимальные. Работа трехсменная.

Величина	Варианты
Р2, кВт	2,7	2,7	3,9	3,9	6,8	6,8	9,5	13,5	19,5	19,5
ω2, рад/с	10,4π	9,8π	11,4π	9,3π	4,5π	5,8π	10,7π	7,2π	11,4π	14,7π

13. Рассчитать плоскоременную передачу с натяжным роликом. Передаваемая ведущим валом мощность Р₁ при угловой скорости ω₁. Угловая скорость ведомого вала ω₂. Передача горизонтальная. Работа односменная.

Величина	Варианты
Р1, кВт	4,5	4,5
ω1, рад/с	24,3π	24,3π	24,4π	24,4π	31,7π	32,3π	32,7π	47π	47,5π	48,5π
ω2, рад/с	8,7π	7,7π	7,4π	8π	6,3π	9π	7,7π	8,4π	11,7π	7π

14. Подобрать электродвигатель и рассчитать клиноременную передачу. Мощность на ведомом валу Р₂, угловая скорость этого вала ω₂. Межцентровое расстояние минимальное. Передача горизонтальная. Работа двухсменная.

Величина	Варианты
Р2, кВт	2,0	2,0	4,0	4,0	6,5	6,5	9,5	13,3	13,3
ω2, рад/с	13,2π	10,4π	7π	8,4π	11,7π	6,3π	7,7π	10,7π	9π	16,8π

15. Определить размеры втулочно-роликовой цепи, установленной в системе привода к рабочему органу машины. Мощность на ведущей звездочке Р₁, угловые скорости ведущей звездочки ω₁, и ведомой звездочки ω₂. Угол наклона линии центров звездочек α. Передача работает 16 ч в сутки.

Величина	Варианты
Р1, кВт	2,5		3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5
ω1, рад/с	7,4π	9,2π	11,7π	13,4π	15π	16,8π	18,3π	20π	21,7π	23,3π
ω2, рад/с	1,7π	2,5π	3,3π	4π	5π	5,9π	6,7π	7,5π	8,3π	9,2π
α, рад	π/6	π/4	π/3		π/6	π/4	π/3		π/6	π/4

16. Рассчитать передачу втулочно-роликовой цепью, установленной в системе привода к конвейеру. Мощность на ведущем валу звездочки Р₁, угловая скорость ω₁. Скорость ленты конвейера v. Диаметр барабана D_б=500мм. Укол наклона цепи к горизонту α=π/6рад. Работа передачи односменная.

Величина	Варианты
Р1, кВт	6,5	7,4	8,5	9,2	10,5	12,7	13,5	14,8	15,6	18,5
ω1, рад/с	14π	14,7π	15,7π	16π	16,7π	17,3π	18π	18,7π	19,4π	20π
v1, м/с	2,4π	2,6π	2,8π	2,9π	3,0π	3,2π	3,3π	3,4π	3,5π	3,6π

17. Рассчитать передачу втулочно-роликовой цепью с передаточным числом U, установленную в системе привода от электродвигателя к транспортеру. Мощность на ведомой звездочке P₃, скорость ленты транспортера v, диаметр барабана D₁=350мм. Угол наклона линии центров звездочек α. Натяжение цепи не регулируется. Работа передачи двухсменная.

Величина	Варианты
Р3, кВт			5.7	7.3	8.5	9.8		14.5
v, м/с	0,25	0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	1,0	1,15	1,3
U		2,65	3,0	3,4	3,2	2,8	3,6	3,0	2,4	2,6
α, рад	π/6	π/4	π/6	π/6	π/4	π/6	π/6	π/4	π/3	π/6

18. Рассчитать клиноременную передачу, установленную в системе привода от электродвигателя к ленточному транспортеру. Мощность электродвигателя Р₁, угловая скорость его ω₁. Скорость ленты транспортера v. Диаметр барабана D₁=440мм. Передаточное число редуктора U_р. Работа передачи односменная, спокойная.

Величина	Варианты
Р1, кВт
ω1, рад/с	47π	32π	48π	32π	50π	33π	47π	31π	31π	24π
Up	5,25	7,1	7,6	3,9	11,5	2,6	17,5	4,5	2,55	7,4
v, м/с	1,2	1,0	0,9	1,5	0,8	1,3	0,6	0,8	1,4	0,7