Обязательная контрольная работа
Варианты заданий для обязательной контрольной работы.
Задание:
1. Задача 1. Рассчитать мощность двигателя механизма подъема мостового крана, выбрать двигатель по каталогу, проверить его на перегрузочную способность. Построить нагрузочную диаграмму. Исходные данные принять варианту задания.
2. Задача 2. Определить мощность привода ленточного транспортера, представленного на рисунке. Рассчитать мощность, момент и угловую скорость на каждом валу привода. Исходные данные принять варианту задания.
Варианты
К задаче 1:
| Наименование | Варианты | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Номинальная грузоподъемность Gн, т | 5 | 10 | 15 | 5 | 20 | 3 | 30 | 5 | 20 | 10 |
| Вес крюка, G0, т | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 0,3 | 1,0 | 0,15 | 1,5 | 0,25 | 1,2 | 0,6 |
| Высота подъема, Н, м | 16 | 16 | 14 | 14 | 12 | 18 | 12 | 14 | 14 | 14 |
| Скорость подъема, υn, м/мин | 10 | 8 | 7 | 9 | 8 | 20 | 12 | 20 | 6 | 9 |
| Номинальный КПД, hн | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,82 | 0,84 | 0,78 | 0,86 | 0,88 | 0,9 |
| Время одной паузы, t0, мин | 1,0 | 0,7 | 0,8 | 1,1 | 0,6 | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 0,7 | 1,2 |
| Синхронная скорость двигателя, nс, об/мин | 1000 | 1000 | 1000 | 750 | 750 | 750 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| Напряжение сети, Uн, В | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 |
К задаче 2:
| № варианта | Мощность на выходном валу привода, кВт | Синхронная частота вращения двигателя, об/мин | Частота вращения вала барабана, об/мин | Передаточное отношение передачи | |
| ременной | зубчатой | ||||
| 1 | 4 | 3000 | 90 | 2,8 | 6,3 |
| 2 | 7,5 | 3000 | 100 | 2,5 | 5,6 |
| 3 | 12 | 1000 | 70 | 2,5 | 2,5 |
| 4 | 15 | 1000 | 60 | 1,6 | 2,0 |
| 5 | 18 | 1000 | 50 | 2,0 | 3,15 |
| 6 | 4 | 3000 | 80 | 2,24 | 4,0 |
| 7 | 7,5 | 3000 | 90 | 3,15 | 6,3 |
| 8 | 12 | 3000 | 100 | 2,8 | 5,6 |
| 9 | 12 | 750 | 60 | 2,5 | 1,8 |
| 10 | 15 | 750 | 50 | 2,0 | 2,0 |
| 11 | 4 | 1500 | 150 | 2,24 | 5,0 |
| 12 | 7,5 | 1500 | 80 | 2,0 | 4,0 |
| 13 | 12 | 1500 | 90 | 3,15 | 3,15 |
| 14 | 15 | 1500 | 100 | 1,4 | 2,8 |
| 15 | 18 | 1500 | 110 | 1,6 | 3,15 |
| 16 | 4 | 1500 | 120 | 2,8 | 2,8 |
| 17 | 7,5 | 1500 | 150 | 2,5 | 2,5 |
| 18 | 12 | 1000 | 65 | 2,24 | 2,24 |
| 19 | 15 | 1000 | 55 | 3,15 | 3,15 |
| 20 | 18 | 1000 | 70 | 1,6 | 2,24 |
| 21 | 4 | 1000 | 110 | 2,8 | 2,8 |
| 22 | 7,5 | 1000 | 120 | 2,24 | 2,24 |
|
|
|
Практическая работа №7
Тема: Расчет деталей на прочность
Цель: Изучить методы расчета деталей на прочность.
Общая часть.
Прочностью называют способность конструкций и составляющих их элементов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.
Под разрушением также понимаются необратимые пластические деформации.
Прочность — базовое понятие в сопротивлении материалов и технической механике.
Прочность материалов характеризуется такими параметрами как предел текучести (для пластичных) или предел прочности (для хрупких материалов).
Для элементов конструкций прочность обуславливается величиной допускаемых напряжений.
|
|
|
Сопромат: прочность, жесткость и устойчивость
Критерием оценки прочности элементов является условие, при котором напряжения, возникающие под действием внешних нагрузок не должны превышать допустимых значений.
Например, при растяжении:
Если нормальные напряжения σ не превышают допустимых [σ] — стержень прочный.
Когда напряжения в сечении больше допустимых – стержень непрочен.
Конструкция в целом считается прочной только тогда, когда прочны все составляющие ее элементы. Отсюда следует, что если хотя бы один элемент конструкции не является прочным, то вся конструкция тоже считается непрочной.
Прочность элементов в свою очередь зависит от материала, величины прикладываемой нагрузки и поперечных размеров, а в некоторых случаях формы и расположения сечения.
Поэтому недопустимо судить о прочности конструкции при отсутствии схемы ее нагружения.
Если нагрузки неизвестны, можно, лишь сравнивать прочность различных материалов либо элементов.
Например, при абсолютно одинаковых размерах стальной брус прочнее деревянного.
Виды расчетов на прочность
В механике основными видами расчетов на прочность являются:
|
|
|
- Проектировочный расчет (подбор размеров сечений)
- Проверка на прочность
- Определение грузоподъемности.
Прочностные расчеты выполняются в несколько этапов:
1. При необходимости определяются опорные реакции,
2. Рассчитываются внутренние силовые факторы и строятся их эпюры,
3. Определяются наиболее нагруженные участки либо сечения бруса,
4. В зависимости от условия задачи выполняется необходимый расчет.
Задача 1
Проверить прочность стержня при растяжении-сжатии, центрально нагруженного двумя сосредоточенными силами F1=100 кН и F2 = 600 кН. Допускаемые напряжения при растяжении [σ]p = 80 МПа и сжатии [σ]c = 150 МПа.
Рис.
Решение
На рис. Приведена эпюра продольных сил N для заданного стержня
Для правой части стержня опасным является сечение I-I, в котором действует растягивающая продольная сила Np = 100 кН, а площадь сечения
А1 = (π∙ 42)/4= 12,56 см2.
В левой сжатой части стержня продольная сила по абсолютной величине равна Nc = 500 кН и все сечения равноопасны. А2 = 62 = 36 см2.
Таким образом, условия прочности выполняются, т.е. стержень прочный.
Варианты заданий к Задаче 1
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| F1, кН | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 50 | 60 | 70 | 120 | 140 |
| F2, кН | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 80 | 90 | 100 | 150 | 160 |
| [σ]p, МПа | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 80 | 90 | 100 | 170 | 190 |
| [σ]c, МПа | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 120 | 130 | 140 | 200 | 220 |
|
|
|
Задача 2
Подобрать размеры поперечного сечения вала по условию прочности. На участках от сечения 1 до сечения 3 и от сечения 5 до сечения 6 наружный диаметр вала по конструктивным соображениям должен иметь одинаковый размер.
На участке от сечения 1 до сечения 2 вал кольцевого поперечного сечения с n=dB/d=0,4. На участках от сечения 3 до сечения 5 вал подбирается только по условию прочности.
М = 1 кН∙м, [τ] = 80 МПа.
Решение
Разбиваем вал на силовые участки, строим эпюру крутящего момента.
Определяем диаметры вала. На I, II и V участках наружный диаметр вала одинаков. Для них невозможно заранее указать сечение с наибольшим значением касательного напряжения, так как различные участки имеют различные типы поперечного сечения: I участок – кольцевое, II и V – сплошное круглое.
Приходится определять отдельно по условию прочности диаметры для каждого типа поперечного сечения по наиболее нагруженному силовому участку (то есть тому, на котором действует максимальный по абсолютной величине крутящий момент). Окончательно примем наибольший полученный диаметр.
Для участка с кольцевым сечением:
Для вала сплошного поперечного сечения
Окончательно принимаем наибольшее значение полученного диаметра, округленное до целого значения в большую сторону:
d1 = d2 = d5 = 61 мм;
dB1 = n∙d1 = 0,4∙61 = 24,4 мм.
Наибольшее действующее на этих участках напряжение:
Диаметр вала на III участке (МК3 = 5М = 5 кНм):
Принимаем d3 = 69 мм.
Аналогично диаметр вала на IV участке МК4=3М=3 кНм.
Принимаем d4 = 58 мм.
Варианты заданий к Задаче 2
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| М, кН∙м | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 | 11 | 9 | 8 |
| [τ], МПа | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 150 | 160 | 140 | 130 |
Задача 3
Рассчитать по условию прочности величину грузоподъемности [F] прямого ступенчатого стального стержня.
Площади поперечного сечения указаны на расчетной схеме.
Допустимые напряжения [σ]=160МПа.
Решение
Расчет грузоподъемности сводится к определению величины максимально допустимой внешней силы F, которую может выдержать стержень, оставаясь прочным.
В данном случае имеет место продольное нагружение, потому для расчетов используем условие прочности при растяжении-сжатии:
где σ — напряжения в элементе, которые не должны превышать допустимых значений [σ],
N – внутренняя продольная сила,
А – площадь поперечного сечения элемента.
Перепишем эту формулу относительно внутренней силы N:
Так как стержень содержит только один силовой участок то по всей его длине N=F, поэтому:
Площадь поперечного сечения по длине стержня не постоянна, следовательно, допустимая сила для разных размеров сечения тоже будет отличаться.
Наша задача найти значение внешней силы, которая не нарушит прочность абсолютно всех сечений стержня.
Очевидно, что наименее прочным является фрагмент стержня с меньшей площадью поперечного сечения A1<A2 (принцип «где тонко там и рвется»). По ней и будем вести расчет:
Таким образом для обеспечения заданной прочности продольная растягивающая сила, приложенная к стержню не должна превышать значения [F]=19,2кН.
Варианты заданий к Задаче 3
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| [σ], МПа | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 | 220 | 250 | 260 | 240 | 230 |
Практическая работа №8
Тема: Выполнение схем валов и осей. Обозначение нагрузок на схемах.
Цель: построить эпюру крутящих моментов по длине вала; при заданном значении допускаемого напряжения на кручение определить диаметры d1 и d2 вала из расчета на прочность, полученные значения округлить; построить эпюру действительных напряжений кручению по длине вала; построить эпюру углов закручивания, приняв GS = 0.4E.
Пример решения
К стальному ступенчатому валу, имеющему сплошное поперечное сечение, приложены четыре момента. Левый конец вала жестко закреплен в опоре, а правый - свободен и его торец имеет угловые перемещения относительно левого конца.
Исходные данные
a = 1.7 м Т1 = 5.8 кН∙м [τ] = 45 МПа
b = 1.7 м Т2 = 2.8 кН∙м
c = 1.7 м Т3 = 1.8 кН∙м Т4 = 0.8 кН∙м
Решение:
1) 
кН∙м
кН∙м
кН∙м
кН∙м
2) Рассчитываем минимальные диаметры:
м
Выбираем для d1 стержень диаметром 0.1 м
м
Выбираем для d2 стержень диаметром 0.06 м
3) Рассчитываем эпюры напряжений:
МПа
МПа
МПа
МПа
4) Рассчитываем углы закручивания:
Варианты заданий к Задаче 3
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| [τ], МПа | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 | 220 | 250 | 260 | 240 | 230 |
| a, м | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2 | 2.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 |
| b, м | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 |
| c, м | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 |
| Т1, кН∙м | 5.2 | 5.4 | 5.6 | 5.8 | 6 | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | 4.5 |
| Т2, кН∙м | 2.2 | 2.4 | 2.6 | 2.8 | 3 | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 |
| Т3, кН∙м | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 |
| Т4, кН∙м | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 |
Практическая работа №9
Тема: Определение параметров и выбор стандартных узлов и деталей. Расчет шпоночных соединений.
Цель: Научиться рассчитывать шпоночные соединения.
Общие положения
Критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Шпонки подбирают из таблиц стандартов в зависимости от диаметра вала с последующей проверкой на прочность. Основным расчетом шпоночных соединений является расчет на смятие. Расчет стандартных шпонок на срез чаще всего не производят, т.к. стандартные шпонки имеют размеры b и h, которые подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают напряжения смятия, а не среза.
Конструировать шпоночные соединения рекомендуется если имеется большой перепад ступеней вала, при наличии нескольких шпоночных пазов на валу их располагают на одной образующей, для удобства для разных ступеней одного и того же вала сочетание одинаковых шпонок, при необходимости возможное использование двух сегментных шпонок на одном валу.
Рис. Расчетная схема соединения призматической шпонкой.
Для принятого диаметра вала под колесо dк подбирают размеры призматической шпонки по СТ СЭВ 189-75 (см. таблицу 1)
Таблица . Подбор размеров призматической шпонки.
| Диаметр вала dк, мм | Сечение шпонки, мм | Глубина паза, мм | ||
| b - ширина | h - высота | t1- на валу | t2- на втулке | |
| 22….30 | 8 | 7 | 4 | 3,3 |
| 30….38 | 10 | 8 | 5 | 3,3 |
| 38….44 | 12 | 8 | 5 | 3,5 |
| 44….50 | 14 | 9 | 5,5 | 3,8 |
| 50….58 | 16 | 10 | 6 | 4,3 |
| 58….65 | 18 | 11 | 7 | 4,4 |
| 65…75 | 20 | 12 | 7,5 | 4,9 |
Допускаемые напряжения для шпоночных соединений:
- стальная ступица [σсм] = 130….. 200МПа
- чугунная ступица [σсм] = 80….. 110МПа
Допускаемые напряжения на смятие:
- для равномерной нагрузки [ 
]ср = 60…90МПа.
Пример решения.
Зубчатое колесо соединено с валом с помощью цилиндрической шпонки. Определить размеры шпонки, напряжения смятия и среза. Вращающийся момент на валу T2 = 220 Нм, диаметр вала d = 35мм. Материал вала сталь, допускаемое напряжение на смятие [σсм] = 100МПа .
Решение
1. Определяем размеры шпонки.
Согласно заданного размера диаметра вала d = 35мм по таблице 1 подбираем призматическую шпонку с размерами:
b =10мм; h = 8мм; t1 = 5мм; t2= 3,3мм.
Определяем рабочую длину шпонки по формулам
lр = l – b = 50 - 10 =40мм;
l = lст – (5…8) = 55 - 5=50мм;
2. Проверяем шпонку на смятие по формуле:
σсм = 
Отсюда: [σсм] = 105,5МПа ≤ [σсм] = 100МПа, следовательно прочность шпонки обеспечена.
3. Определяем допускаемые напряжения на смятие
= 3,7МПа
Отсюда: ср = 3,7МПа ≤ [ ]ср = 60МПа, следовательно прочность шпонки обеспечена.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 394; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!