Проектирование заклепочных соединений
Расчет соединения выполним при следующих условиях:
1. Разработать конструкцию соединения, передающего нагрузку Р на стенку профиля толщиной 
ШП (рис. 1.2, табл. 1.1).
2. Определить расположение заклепок b и , конфигурацию кронштейна.
3. Обеспечить минимальную массу конструкции в зоне размера с. Число вариантов конструкции крепления не менее двух.
Таблица 1.1
Исходные данные
| Требование | Условие |
| Схема | Рис. 1.2 |
| Нагрузка | Ру = 900 Н |
| Лимит массы | Масса конструкции стыка должна быть минимальной |
| Ограничения | Профиль ̶ материал Д16Т,
пр = 1,5 мм.
Размер с не более 90 мм.
|
Рис. 1.2. Схема задания
Порядок выполнения работы
1. Разработать схему расположения заклепок на кронштейне в масштабе М1:1 (1-й вариант), определить положения центра жесткости сечений заклепок.
2. Определить величину действующих сил на каждую заклепку и найти максимально нагруженную заклепку ( 
max).
3. По max определить диаметр заклепки d 3 (приложение А).
4. Проверить прочность соединения.
5. Повторить пункты 1...4.
6. Провести анализ вариантов (2-й, 3-й и т. д.) с разным расположением и количеством заклепок.
7. Оценить массу соединения в зоне b ̶ с с учетом толщины кронштейна.
8. Выполнить чертеж соединения и кронштейна выбранного варианта ( М 1:1).
9. Оформить отчет со схемами рассчитываемых мест и обозначением параметров на схеме.
|
|
|
Пример расчета заклепочного соединения
Методика расчета заклепочного соединения при внецентренном нагружении приведена выше, типовая схема расположения и нагружения заклепок показана на рис. 1.3.
Нагрузка приложена внецентренно. В результате кроме среза от действия силы Р1Р, заклепки должны воспринимать дополнительно срезающую нагрузку 
от момента 
, создаваемого силой Р относительно центра жесткости.
Варианты выполнения работы
Вариант 1
1. Задаемся количеством заклепок п3 = 3 шт. и схемой их расположения: рис. 1. 3. Материал профиля Д16АТ (ρ = 2,7 г/см3, 
σ В = 440 МПа), толщина кронштейна = ШП = 1,5 мм.
2. Определяем параметры заклепок: из условия стягивания пакета
S = Σδ = 3 мм минимальный диаметр заклепок определяется условием:
d 3 
3,46 мм. (1.12)
Рис. 1.3. Схема нагружения заклепок: a ̶ расположение заклепок;
б ̶ разложение действующей силы
Принимаем по (приложение А): материал заклепки Д19, диаметр заклепки d 3 = 4 мм, заклепка 3504А-4.
Усилие среза для материала заклепки Д19 составляет Рср.з. = 352 Н (приложение А).
Определяем усилие смятия листа под заклепкой Рсм л:
Рср.з. = d 3 δл σ см = 4·1,5 · 1,5 σ см = 4000 Н. (1.13)
|
|
|
Принимаем минимальный стандартный шаг заклепок t 3 
3 d 3 , тогда t3 = 12,5 мм (ОСТ 1.00016).
Расстояние заклепки от края т (перемычку) определяем из условия:
2 d < а = 2 d + 2· т = 10 мм. (1.14)
По ОСТ 1.34102 определяем длину заклепки при S = 3 мм: l3 =
= 9 мм. Заклепка ̶ 3504А-4-9.
3. Определяем нагрузки на заклепки. Принимаем, что ЦЖ совпадает с центром тяжести (ЦТ) сечения заклепок. Ставим заклепки d 3 =
= 4 мм на максимальном расстоянии: 35 мм от ЦЖ (рис. 1.3, а). Схема нагрузок на заклепку показана на рис. 1.3, б. При этом
r х = r3 = 35 мм; r 2 = 0; 
1р = 
2Р = 3 P ; 
= 
; Р2м = 0.
Наиболее нагруженные заклепки 1 и 3 (рис. 1.4, а):
= 
Тогда
(1.15)
Мкр = 900 000 · (30 + 10) = 360000 Н·м.
Рис. 1.4. Расстановка заклепок, вариант 1: a ̶ схема варианта;
б ̶ разложение сил
4. Проверяем соединение на прочность. Для упрощения расчетов в вариантах из формулы (1.15) получим вспомогательный коэффициент
. (1.16)
Для этого варианта
k = 360000/2-352 = 146,9.
тогда:
а допустимая нагрузка Р= 3520 Н. То есть Р1,3М > 
, следовательно, соединение непрочно.
|
|
|
5. Повторяем пункты 1...4.
Вариант 2
Изменим расположение заклепок (рис. 1.5). Схема нагружения заклепок показана на рис. 1.5, б. Приближенно примем, что ЦЖ. сечений заклепок находится в ц. т. их сечений. При этом
r х =r г2 = r3 = 41 мм; 1Р = 2Р - 3р; 
Наиболее нагруженные заклепки 1 и 2: 
=
В этом варианте:
Мкр = 9000 (30 + 30) = 540000 Н·мм;
k = 540000 / 3· (41)2 = 107,1;
Рн = 107,1· 41 = 4390,0 Н;
,
следовательно, соединение также непрочно.
Рис. 1.5. Расстановки заклепок, вариант 2: a ̶ схема варианта;
б ̶ разложение сил
Вариант 3
Увеличиваем число заклепок до 4 шт. (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Расстановка заклепок, вариант 3: a ̶ схема варианта;
б ̶ разложение сил
Располагаем заклепки так, чтобы плечо от хц.ж. до точки приложения силы Р было минимальным. Для лучшего восприятия Мкр (меньше нагрузка на заклепки) заклепки желательно располагать от ЦТ на расстоянии. ri = max, при этом
r х = r 2 = r3 = r4 = 35,6 мм;
1Р = 2Р = 3р = 4Р; 
Принимаем минимальный стандартный шаг заклепок t 3 = 12,5 мм, тогда:
Мкр = 9000 (30 + 32,5 / 2) = 416250 Н·мм;
K = 416250 / 4 -35,62 = 82,1;
Р ri = 82,1-35,6 = 2920 даН.
Геометрическим построением определяем максимальную величину силы PΣi max:
|
|
|
Видим, что
,
Следовательно, соединение непрочно: запас прочности η = 0,8.
Вариант 4
Теперь, проанализировав предыдущие варианты, увеличиваем количество заклепок до n3 = 6 и принимаем схему их расстановки, приведенную на рис.1.7.
Рис. 1.7. Расстановка и нагружение заклепок, вариант 4:
а ̶ схема варианта; б ̶ разложение сил
Для простоты расчетов принимаем, что нагрузки от силы Р и от момента М = 9000 · 46,25 для 3-х заклепок в точках А и В равны:
Считаем, что суммарная нагрузка распределяется одинаково на три заклепки, тогда нагрузка на каждую заклепку равна 2700 Н. Допущение приемлемо, так как запас прочности при этом равен
.
Масса кронштейна на размере b
что примерно равно массе, определенной в варианте 3 (непрочного) и
ее можно уменьшить, вырезав часть кронштейна, как это показано на рисунке 1.8.
Рис. 1.8. Эскиз (чертеж) заклепочного соединения
Выполняем эскиз (чертеж) конструкции заклепочного соединения (рис. 1.8).
Порядок выполнения работы
Работу следует выполнять согласно следующей последовательности:
1. Восстановить знания о проектировании с внецентренным характером нагружения согласно лекционному курсу и разделу 1.1. «Общие сведения» данной работы.
2. Воспроизвести расчет по разделу 1.2 «Проектирование заклепочных соединений», используя Tflex или UGNX.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 613; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!