Методические рекомендации к выполнению практических работ по Технической механике тема Расчет разъемных и неразъемных соединений
методическая разработка

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Самарской области

«Обшаровский государственный техникум им. В.И. Суркова»

Методические рекомендации

        к выполнению практических работ  № 23,24

         «Расчет разъемных и неразъемных соединений»

по дисциплине Техническая механика

для специальности

35.02.07 Механизация сельского хозяйства

»    

                                                  2020

     Пояснительная записка

Настоящие методические рекомендации предназначены для студентов  специальности 35.02.07 Механизация сельского хозяйства для выполнения практических и самостоятельных работ  дисциплины Техническая механика.

В настоящих методических рекомендациях представлены варианты практической работы «Расчет разъемных и неразъемных соединений» и образец её выполнения.

Настоящие            методические      рекомендации             содержат       необходимый

теоретический материал  для выполнения  практической работы.

Рекомендуемая литература

Аркуша А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. - М.: Высшая школа, 2016.

Ицкович Г.М., Минин М.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов. - М.: Высшая школа, 2015.

    Олофинская В.П. Техническая механика. – М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2017.

Эрдеди А.А. , Эрдеди Н.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа, Академия, 2014.

                Обозначения  

        F    – сила, общая нагрузка соединения, (Н);

        d    – диаметр заклёпки, (мм);

       b    – рабочая ширина листа, (мм);

        В     – полная ширина листа, (мм);

        t      – толщина листа, (мм);

        t1      – толщина накладок, (мм);

        а      – шаг (расстояние между заклёпками), (мм);

        с      – расстояние от осей заклёпочных отверстий до краёв листов, (мм);

        А     – площадь сечения листа, (мм2);

        Аср   – площадь среза одной заклёпки, (мм2);

        Асм   – расчётная площадь смятия, (мм2);

        Q      – поперечная сила, (Н);

        τср    – расчётное напряжение  среза, (МПа);

        [τср] – допускаемое напряжение на срез, (МПа);

        σсм    –  расчётное напряжение смятия, (МПа);

      [σсм] – допускаемое напряжение на смятие, (МПа);

       [σ]    – допускаемое  напряжение на растяжение, (для стали [σ]=160 МПа).

          Содержание

 Основные понятия

Сдвиг – вид деформации, при котором в поперечных сечениях стержня возникает только поперечная сила Q, а остальные внутренние силовые факторы равны нулю.

Заклёпочные соединения относятся к неразъёмным соединениям, так как для их  разборки необходимо разрушить соединительные элементы – заклёпки.

Срез – разрушение соединения в результате перерезывания заклёпок по плоскости соприкосновения деталей.

Односрезными называются соединения, у которых при разрушении заклёпок срез каждой из них происходит по одному поперечному сечению.

Двухсрезными называются соединения, у которых при разрушении заклёпок срез каждой из них происходит по двум поперечным сечениям.

Смятие – местное деформирование деталей в зоне их контакта.

Практические расчёты на срез и смятие базируются на следующих допущениях:

1. Предполагается, что в поперечных сечениях стержня возникает только один внутренний силовой фактор - поперечная сила Q;
2. Предполагается, что касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределены по его площади равномерно.
3. Предполагается, что если соединение осуществлено несколькими одинаковыми деталями (заклёпками), то все они нагружены одинаково.

Условие прочности на срез:  τср = Q/Аср  ≤  [τср],

где τср – расчетное напряжение среза, возникающее в поперечном сечении детали (заклёпки);

        Q – поперечная сила;

        Аср – площадь среза одной заклёпки;

      [τср] - допускаемое напряжение на срез.

При нескольких одинаковых соединительных деталях  Q = F/i  ,

где  F – сила, общая нагрузка соединения;

        i – число заклёпок.

Условие прочности на смятие:  σсм = F/(iАсм)  ≤  [σсм],

где  σсм - расчётное напряжение смятия;

        F - сила, общая нагрузка соединения;

         i - число заклёпок;

   Асм - расчётная площадь смятия;

  [σсм] - допускаемое напряжение на смятие.

     Условие прочности при растяжении (сжатии)   σmax=F/А ≤[σ],

             где   σmax  - максимальные напряжения, возникающие в листах;

                    F -  сила, общая нагрузка соединения;

                    А  – площадь сечения листа;

          [σ] - допускаемое  напряжение на растяжение;

    (для стали [σ]=160 МПа);

       Практические работы №23,24 (2 часа)

Тема: «Расчет разъемных и неразъемных соединений»

Цель работы: овладение студентами навыками проектировочного расчёта на срез и смятие заклёпочного соединения.

Форма контроля: ответы на вопросы, решение задач.

Критерии оценки: «5» - 91-100% правильных ответов;

                            «4» - 81-90%   правильных ответов;

                            «3» - 70-80%   правильных ответов;

    «2» - менее 70%   правильных ответов;

        Оснащение занятия: ПК, проектор, методические рекомендации.

F                                                                                                          F

F                                                                                                                              F                                                                                 

Рис. 1

        Стык двух листов толщиной   t , перекрытый двумя накладками толщиною  t1 каждая, растягивается силами F  (Рис. 1).

Требуется: Определить необходимое количество заклёпок заданного диаметра d и разместить их в плане.

Задания

Варианты  практических работ №23,24

Алгоритм выполнения задания

Пример выполнения практических работ №23,24 для следующих исходных данных.

1. По условия прочности  на срез  количество заклёпок должно быть

i  ≥ F / (k∙Аср∙[τср]) ,

 где  k=2 , так как заклёпки двухсрезные.

       Аср= πd2/4 = π·(0,02)2/4 = 3,14·10-4 м2 .

Тогда    i ≥ 240·103 / 2·3,14·10-4 ·140·106 = 2,73     Принимаем i = 3 .

2. По условию прочности на смятие  количество заклёпок должно быть

i  ≥ F /(Асм ∙[σсм]) ,

где  Асм = t·d = 0,012· 0,02 = 2,4·10-4 м2 .

Примечание. В данном случае t < 2t1. При t >2t1  Асм = 2t1·d .

Тогда    i ≥ 240·103 / 2,4·10-4 ·280·106 = 3,57          Принимаем  i = 4 .

Таким образом, с каждой стороны стыка следует расставить по 4 заклёпки.

3. Для размещения заклёпок в плане надо определить необходимую ширину листов. Из условия прочности на растяжение рабочая площадь сечения листа должна быть

                         А  ≥ F/[σ] = 240·103 / 160∙106 = 1,5·10-3 м2 .

Рабочая ширина листа

                        b = А/t = 1,5·10-3 / 0,012 = 0,125 м =125 мм

Полная ширина листа

                        B = b + m∙d ,

Где m – число заклёпок в поперечном сечении. При ширине В ≥ 120 мм число заклёпок в поперечном ряду должно быть не менее двух. Тогда сечение будет ослаблено двумя отверстиями и полную ширину листов следует принять

                          В = 0,125 + 2∙ 0,02 = 0,165 м = 165 мм

Приняв шаг   а = 3d = 60 мм и расстояние от осей заклёпочных отверстий до краёв листов и накладок по с = 2,5d = 50 мм, размещаем заклепки как показано на рис.2.

                                        Рис. 2

       Контрольные вопросы и задачи к защите практических работ №23,24

1. Какие напряжения возникают при сдвиге (срезе) и смятии?
2. Укажите единицы измерения напряжений сдвига (среза) и смятия.

3.  Напряжения при сдвиге (срезе) определяются по формуле

        а) σ=N/A       б) τ=Q/A          в) τ=М/Wp       г) σ=M/W

4. Закон Гука при сдвиге (срезе) устанавливает зависимость между:

        а) напряжением и силой  б) напряжением и площадью

          в) напряжением и деформацией    г) напряжением и массой

5. Какой физический смысл имеет модуль сдвига?

6. Укажите единицу измерения модуля упругости второго рода

а) Па     б) Вт    в) безразмерная    г) Дж

7. Запишите условия прочности на срез и смятие.
8. Какая часть детали испытывает деформацию сдвига (среза), смятия?

                                                                           а)

                                                                        б)

                                 F

                                Рис. 3

9. Определить диаметр штифта d из условия прочности на срез если:

F=2 кН,   [τср] = 100 МПа.

                                                                                    F                                                                                  F

                                           Рис. 4