Расчетно-графическая работа

 

Главная

 

Расчет резьбовых соединений

 

Задача 1.

Определить диаметр болтов, соединяющих косынку с полосой толщиной δ, на конце которой приложена сила Q (рис.1). Длина консольной части l, расстояние между болтами t. Расчёт выполнить для болтов, установленных в отверстии с зазором и без зазора. Данные брать из таблицы 1.

image015

Рис.1. Соединение косынки с полосой

 

Таблица 1. Исходные данные для задачи 1

Вариант

Q, кН

l, м

t, м

δ, мм

1

10

0,3

0,1

8

2

9

0,35

0,12

10

3

8

0,4

0,13

10

4

7

0,45

0,13

12

5

6

0,5

0,15

10

6

5

0,55

0,16

10

7

4

0,6

0,17

12

8

3

0,7

0,18

10

9

2

0,8

0,19

12

0

1,5

0,9

0,2

15

 

Задача 2.

           Определить диаметр и количество болтов, соединяющих венец и ступицу зубчатого колеса (рис.2). Болты расположены по окружности диаметром D1, передаваемая валом мощность N при его угловой скорости ω. Расчёт выполнить для болтов, установленных с зазором и без зазора. Нагрузка постоянная. Данные брать из таблицы 2.

image017

Рис.2. Соединение венца и ступицы

 

Таблица 2. Исходные данные для задачи 2

Вариант

N, кВт

ω, рад/с

D1, м

1

160

50π

0,14

2

200

60π

0,2

3

300

80π

0,23

4

400

90π

0,25

5

500

70π

0,5

6

700

100π

0,21

7

1000

110π

0,22

8

1200

120π

0,26

9

1300

120π

0,27

0

1400

130π

0,28

 

Задача 3.

Определить количество и диаметр болтов, соединяющих барабан грузовой лебёдки диаметром D1, с зубчатым колесом (рис.3). Болты расположены по окружности диаметром D2. Грузоподъёмность лебёдки Q. Нагрузка постоянная. Расчёт выполнить для болтов, установленных в отверстие с зазором и без зазора. Данные брать из таблицы 3.

image019

Рис.3. Соединение барабана и колеса

 

Таблица 3. Исходные данные для задачи 3

Вариант

Q, кН

D1, м

D2 , м

1

12

0,2

0,35

2

15

0,25

0,4

3

17

0,3

0,45

4

19

0,35

0,05

5

21

0,37

0,52

6

23

0,4

0,55

7

25

0,42

0,58

8

27

0,45

0,6

9

29

0,47

0,62

0

31

0,5

0,65

 

Задача 4.

Определить диаметр резьбовой части вала, на конце которого между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки, зажата дисковая пила (рис.4). Сопротивление резанию Q, диаметр пилы D1, средний диаметр шайб D2. Материал вала – сталь Ст5. нагрузка постоянная. Данные брать из таблицы 4.

image021

Рис.4. Крепление дисковой пилы

 

Таблица 4. Исходные данные для задачи 4

Вариант

Q, кН

D1, м

D2, м

1

20

0,9

0,16

2

25

0,85

0,15

3

30

0,75

0,14

4

35

0,7

0,14

5

40

0,65

0,13

6

45

0,6

0,13

7

50

0,50

0,13

8

55

0,50

0,12

9

60

0,45

0,12

0

65

0,4

0,11

 

Задача 5.

Определить диаметр резьбы на конце вала и усилие, требуемое для прижатия друг к другу поверхностей качения фрикционной предохранительной муфты (рис. 5). С помощью муфты крутящий момент от прямозубого колеса передаётся на вал диаметром dВ, в котором допускаемые напряжения от кручения [τ]K. Средний диаметр муфты DСР = 5dВ. Угол между образующей конуса и  горизонтальной осью α=π/9 рад. Коэффициент трения между рабочими поверхностями конусов f = 0,3. Данные брать из таблицы 5.

image023

 Рис.5. Сжатие фрикционных конусов

 

Таблица 5. Исходные данные для задачи 5

Вариант

[τ]K, МН/м2

dВ, мм

1

24

70

2

23

20

3

22

60

4

21

60

5

20

50

6

19

50

7

28

40

8

16

40

9

15

35

0

14

35

 

Задача 6.

Подобрать болты для клеммового соединения (рис. 6) маховика с валом диаметром dВ. Допускаемое напряжение вала на кручение [τ]K. Нагрузка постоянная. Данные брать из таблицы 6.

image025

Рис.6. Клеммовое соединение ступицы

 

Таблица 6. Исходные данные для задачи 6

Вариант

[τ]K, МН/м2

dВ, мм

1

21

80

2

20

75

3

18

70

4

16

65

5

15

60

6

14

55

7

13

60

8

12

45

9

11

40

0

10

35

 

Задача 7.

Определить в поперечно-свёртной муфте (рис. 7) диаметр болтов, расположенных по окружности диаметром D1 в количестве m штук. Передаваемая валом мощность N при угловой скорости ω. Нагрузка постоянная. Расчёт выполнить для болтов, установленных в отверстии с зазором и без зазора. Данные брать из таблицы 7.

image027

Рис.7. Соединение полумуфт

 

Таблица 7. Исходные данные для задачи 7

Вариант

N, кВт

ω, рад/с

m

D1, мм

1

9

8

4

135

2

12

7

4

135

3

14

5

4

155

4

16

9

4

155

5

18

6

4

180

6

22

4

4

180

7

24

5

4

180

8

27

6

6

220

9

30

7

6

220

0

32

4

6

220

 

Задача  8.

Рассчитать болты, крепящие кронштейн металлической колонки (рис. 8). Сила Q действует под углом α. Нагрузка статическая. Материал болтов сталь Ст3. Коэффициент трения между стеной и кронштейном  f = 0,3. Данные брать из таблицы 8.

image029

Рис.8. Крепление кронштейна

 

Таблица 8. Исходные данные для задачи 8

Вариант

Q, кН

L, м

C, м

b, м

α, рад

1

8,5

0,4

0,35

0,55

π/9

2

8

0,45

0,32

0,5

π/6

3

7,5

0,45

0,32

0,5

π/8

4

7

0,5

0,3

0,45

π/6

5

6,5

0,5

0,3

0,45

0

6

6

0,55

0,28

0,4

π/10

7

5,5

0,6

0,27

0,4

π/8

8

5

0,65

0,25

0,35

π/6

9

4,5

0,7

0,25

0,35

0

0

4

0,75

0,23

0,3

π/10

 

Задача 9.

Рассчитать болты клеммового соединения (рис. 9) рычага с валиком диаметром dВ. На конце рычага приложена постоянная нагрузка Q. Материал болтов – сталь Ст3. Данные брать из таблицы 9.

image031

Рис.9. Соединение рычага с валом

 

Таблица 9. Исходные данные для задачи 9

Вариант

Q, Н

L, м

d, мм

1

1500

0,4

60

2

1200

0,4

50

3

1100

0,3

55

4

1000

0,2

50

5

950

0,2

45

6

1000

0,2

40

7

900

0,3

35

8

800

0,3

40

9

1100

0,4

35

0

1300

0,4

40

 

Задача 10.

Определить диаметр стержня грузового винта (рис.10) и глубину ввинчивания в корпус для случаев, когда корпус выполнен из дюралюминия Д-1, чугуна СЧ18-36 и стали Ст3. Грузовой винт нагружен силой Q. Материал винта – сталь 25. Данные брать из таблицы 10.

image033

Рис.10. Грузовой винт

 

Таблица 10. Исходные данные для задачи 10

Вариант

Q, кН

1

12

2

14

3

15

4

16

5

18

6

20

7

25

8

27

9

30

0

32

 

Задача 11.

Рассчитать болтовое соединение крышки с цилиндрическим сосудом для сжатого газа (рис. 11) для исходных данных, приведенных в табл. 11.

image005

Рис.11. Грузовой винт

 

Таблица 11. Исходные данные для задачи 11

Вариант

P,

МПа

D0,

мм

D,

мм

Вариант

P,

МПа

D0,

мм

D,

мм

1

0,55

400

540

13

0,70

520

710

2

0,60

410

560

14

0,75

530

720

3

0,65

420

580

15

0,80

540

730

4

0,70

430

600

16

0,50

550

740

5

0,75

440

620

17

0,45

560

750

6

0,80

450

630

18

0,40

570

760

7

0,50

460

640

19

0,55

580

770

8

0,45

470

650

20

0,60

590

780

9

0,40

480

660

21

0,65

600

790

10

0,55

490

670

22

0,70

610

800

11

0,60

500

680

23

0,75

620

810

12

0,65

510

700

24

0,80

630

820

 

Задача 12.

Определить диаметр болтов, соединяющих барабан грузовой лебедки диаметром D с зубчатым колесом (рис.12). Болты расположены по окружности диаметром D1. Тяговое усилие,  развиваемое лебедкой Ft (таблица 12). Нагрузка постоянная. Болты поставлены в отверстие с зазором и без зазора. Количество болтов z.

резьба ДО 1

Рис.12. Соединение барабана лебедки с колесом

 

Таблица 12. Исходные данные для задачи 12

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Ft, кН

12

18

25

30

35

20

15

25

16

27

D, мм

250

300

300

350

350

350

450

400

400

450

D1, мм

350

400

450

500

520

550

580

600

620

650

z, шт

4

6

8

 

Задача 13.

Определить в поперечно-свертной муфте (рис.13) диаметр болтов, расположенных по окружности диаметром D в количестве z. Передаваемая, валом мощность  P  при угловой скорости ω  (таблица 13). Нагрузка постоянная. Расчет выполнить для болтов, установленных в отверстие с зазором и без зазора.

резьба ДО 2

Рис.13. Поперечно-свертная муфта

 

Таблица 13. Исходные данные для задачи 13

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

P, кВт

7,0

5,0

9,5

6,0

10,0

8,0

6,0

19,0

16,0

18,0

𝜔, рад/с

21,0

20,0

25,0

15,0

25,0

20,0

15,0

30,0

25,0

10,0

D, мм

135

135

155

155

180

160

170

150

170

220

z, шт

4

6

 

Задача 14.

Рассчитать болты, которыми стойка прикрепляется к плите (рис.14), по данным таблицы 14. Нагрузка статическая. материал болтов – сталь Ст 5.

резьба%20МУ5

Рис.14. Крепление стойки к плите

 

Таблица 14. Исходные данные для задачи 14

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, кН

10

8

10

9

11

10

6

7

8

9

α, рад

π/3

π/4

π/6

π/4

π/6

π/4

π/3

π/3

π/6

π/4

 

Задача 15.

 Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих стойку к бетонному основанию (рис.15). Болты принять с метрической резьбой. На кронштейн действует сила F (таблица 15) . Нагрузка статическая. Материал болтов – Сталь 15. Размеры основания – a  и  b.

резьба ДО 3

Рис.15. Крепление стойки к бетонному основанию

 

Таблица 15. Исходные данные для задачи 15

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, кН

10

8

9

8

9

10

8

7

8

8

a, мм

200

200

200

350

350

350

350

350

200

200

b, мм

100

120

130

120

110

100

120

90

110

130

α, рад

π/3

π/4

π/6

π/4

π/6

π/4

π/3

π/3

π/6

π/4

h, мм

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

 

Задача 16.

Определить диаметр резьбовой части вала, на конце которого между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки, зажата дисковая пила (рис.16). Сопротивление резанию F, диаметр пилы D, средний диаметр шайб D1  (таблица 16). Материал вала - сталь Ст 5. Нагрузка постоянная.

резьба%20ДО%208

Рис.16. Резьбовая часть вала

 

Таблица 16. Исходные данные для задачи 16

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, Н

400

500

600

450

400

450

500

550

600

650

D, м

0,9

0,85

0,75

0,7

0,65

0,6

0,55

0,50

0,45

0,4

D1, м

0,16

0,15

0,14

0,14

0,13

0,13

0,13

0,12

0,12

0,11

 

Задача 17.

Определить диаметр болтов, соединяющих венец и ступицу зубчатого колеса (рис.17). Болты расположены по окружности диаметром D. Передаваемый крутящий момент Т, число болтов  z (таблица 17). Болты установлены в отверстия с зазором. Нагрузка постоянная.

резьба ДО 5

Рис.17. Соединение венца и ступицы зубчатого колеса

 

Таблица 17. Исходные данные для задачи 17

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Т, Нм

300

350

400

450

700

750

800

900

850

800

D, мм

140

200

200

250

500

450

400

300

250

280

z, шт

4

6

8

 

Задача 18.

Определить диаметр резьбы шпильки станочного прихвата (рис.18) по данным таблицы 18. Недостающими данными задаться.

резьба ДО 11

Рис.18. Шпилька станочного прихвата

 

Таблица 18. Исходные данные для задачи 18

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, кН

4,0

4,5

5,0

5,0

4,0

4,5

5,5

5,5

6,0

6,5

a, мм

120

130

140

150

165

160

175

180

190

200

b, мм

160

150

140

140

130

135

140

150

160

160

 

Задача 19.

Определять диаметр болтов, соединяющих косынку с полосовой сталью (рис.19), на конце которой приложена нагрузка F. Длина консольной части l, расстояние между болтами t (таблица 19) . Расчет выполнить для болтов, установленных в отверстие с зазором.

резьба МУ6

Рис.19. Соединение косынки с полосовой сталью

 

Таблица 19. Исходные данные для задачи 19

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, кН

1,0

1,5

0,8

1,2

0,8

0,6

1,0

0,9

0,8

0,7

l, мм

120

130

140

150

165

160

175

180

190

200

t, мм

260

250

240

180

130

220

140

250

160

120

 

Задача 20.

Рассчитать болты, крепящие кронштейн металлической колонки (рис.20). Соединение нагружено силой F. Размеры кронштейна указаны в таблице 20. Нагрузка статическая. Материал болтов - сталь Ст 3.

резьба МУ7

Рис.20. Соединение косынки с полосовой сталью

 

Таблица 20. Исходные данные для задачи 20

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

F, кН

8,0

8,5

7,0

6,0

8,0

7,5

5,5

7,5

8,0

7,0

a, мм

260

150

240

140

130

220

140

250

160

120

b, мм

250

300

350

400

200

450

500

600

550

400

 

Задача 21.

Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части автоклава с его корпусом (рис.21). Давление жидкости внутри автоклава по манометру P, внутренний диаметр верхней части автоклава D и количество болтов z заданы в таблице 21. Недостающие данные принять самостоятельно.

резьба МУ8

Рис.21. Соединение косынки с полосовой сталью

 

Таблица 21. Исходные данные для задачи 21

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

P, МПа

1,5

1,6

1,4

1,3

1,2

1,1

1,4

1,8

1,3

1,2

D, мм

240

200

260

280

350

250

250

200

250

280

z, шт

4

6

8

 

Задача 22.

Определить напряжение в сечении болта, которое возникает при затягивании гайки нормальным ключом L=15d (L -длина ключа). Усилие рабочего, приложенное к ключу, Р. Исходные данные указаны в таблице 22.

 

Таблица 22. Исходные данные для задачи 22

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Наружный диаметр болта, мм

8

10

12

14

16

18

20

22

24

30

Усилие рабочего Р, Н

100

120

160

150

100

130

160

120

140

200

 

Задача 23.

            Болт нагружен растягивающим усилием Р, создавшим в сечение болта напряжение, равное пределу текучести. Определить величины напряжений смятия и среза в резьбе болта. Высота гайки Н. Резьба метрическая с нормальным шагом. Исходные данные указаны в таблице 23.

 

Таблица 23. Исходные данные для задачи 23

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Наружный диаметр болта, мм

8

10

12

14

16

18

20

24

30

10

Высота гайки Н, мм

7

8

10

10

12

14

16

15

20

8

Материал болта

Сталь 40

Сталь Ст.3

Сталь 45

Материал гайки

Сталь Ст.3

Серый чугун СЧ 12-32

бронза Бр АЖ 9-4

 

Задача 24.

Фланцевая муфта передает крутящий момент Мкр (рис.22). Наружный диаметр муфты D, диаметр проточки D1, диаметр вала d, диаметр по осям болтов d2, число болтов z. Определить размеры болтов для двух случаев постановки их в отверстия: 1) с зазором, 2) без зазора. Исходные данные указаны в таблице 24.

 

Рис.22. Фланцевая муфта

 

Таблица 24. Исходные данные для задачи 24

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Мкр, нм

10

8

12

14

15

16

18

20

15

18

D, мм

250

250

205

205

280

300

350

400

350

300

D1, мм

100

100

110

110

120

150

150

180

150

150

d, мм

25

25

30

30

35

35

40

50

45

40

d2, мм

200

200

200

200

210

250

280

300

280

250

z

4

2

4

4

4

6

8

8

6

6

 

Задача 25.

Гайка винтового домкрата нагружена силой Р. Наружный диаметр винта d. Определить высоту гайки и размеры бурта. Исходные данные указаны в таблице 25.

 

Таблица 25. Исходные данные для задачи 25

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Наружный диаметр болта, мм

1000

1500

2000

2500

1500

2000

3000

3000

3500

4000

Высота гайки Н, мм

26

30

36

40

30

36

46

36

40

45

Материал болта

метрическая

трапецеидальная

прямоугольная

Материал гайки

Сталь Ст.4

Серый чугун СЧ 15-32

Бр АЖ 9-4

 

Задача 26.

Сопротивление резанию дисковой пилы (рис.23) Р, диаметр пилы – d3, диаметр зажимных шайб – d2, диаметр отверстия в пиле – d1. Определить размеры резьбового конца вала. Исходные данные указаны в таблице 26.

Рис.23. Дисковая пила

 

Таблица 26. Исходные данные для задачи 26

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Р, кН

1

2

3

3,5

4

4,2

1,5

0,8

2,5

1,8

d3, мм

500

450

500

700

400

500

500

700

500

400

d2, мм

200

200

200

300

200

250

150

300

150

150

d1, мм

80

100

100

100

100

80

60

70

60

60

 

Задача 27.

Рабочий затягивает гайку болта ключом с длиной рукоятки L=15d, где d – наружный диаметр резьбы болта, до появления в стержне болта напряжений, равных пределу текучести. Размер под ключ у гайки – D. Определить усилие рабочего на ключе. Исходные данные указаны в таблице 27.

 

Таблица 27. Исходные данные для задачи 27

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

d, мм

8

10

12

14

16

18

20

24

27

30

D, мм

14

17

17

19

22

24

27

30

32

40

Материал болта

Сталь ст.3

Сталь 40

Сталь 20

 

Задача 28.

Две пластины соединяются болтами (рис.24) и нагружены усилием Р. Болты поставлены в один ряд. Число болтов – z. Определить диаметр болтов при постановке их в отверстие с зазором и без зазора. Исходные данные указаны в таблице 28.

Рис.24. Соединение пластин болтами

 

Таблица 28. Исходные данные для задачи 28

<

 

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Р, кН

10

5

7

12

40

45

60

30

40

50

z

2

2

3

2

2

2

3

3

2

3

Материал болта

Бронза Бр АЖ 9-4

Сталь ст.3

Серый чугун СЧ 12-28

Толщина пластины

8

4

5

10

10