ME harjutustund 6_Keerukamad keermesliited

MASINAELEMENDID I
Harjutustund nr 6
Keerukamad keermesliited
Сложно нагруженные резьбовые
соединения
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
MASINAELEMENDID I
Harjutustund nr 6
Tunni kava
План урока
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложного
болтового соединения

Ülesanne 1. Põikjõuga ja paindemomendiga
koormatud mitme poldiga poltliide
Задание 1. Расчет болтового соединения,
нагруженного поперечной силой и изгибающим
моментом
2.
Kordamisküsimused Вопросы на повторение
1.
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
Keermesliite olemus, tööpõhimõte, keerme
parameetrid ja materjal
Sisekeere
Väliskeere
Keerme samm
P
Sisekeere
Väliskeere
Keerme
profiilinurk
ISO meeterkeere ja selle parameetrid
Параметры метрической резьбы по стандарту ISO
Poldi (väliskeerme) parameetrid. Наружная резьба
болта.
P = keerme samm, Шаг резьбы
d = väliskeerme suurim läbimõõt, наружный диам.
d2 = väliskeerme keskläbimõõt, средний диам.
d3 = väliskeerme vähim läbimõõt, внутренний диам.
H = keermeprofiili teoreetiline kõrgus, Высота профиля
резьбы H = 0,8660P
h3 = väliskeerme kõrgus, h3 = 0,6134P
Priit Põdra, Masinaelemendid I loengumaterjal, 2011
6.05.2016
A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I
TTÜ Mehhatroonikainstituut
Keermesliite olemus, tööpõhimõte,
keerme parameetrid ja materjal
Poltide ja kruvide mehaanilised omadused
Механические свойства болтов и винтов
Предел прочности
Предел текучести
Условный предел
текучести
Priit Põdra, Masinaelemendid I loengumaterjal, 2011
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Ülesanne 1. Põikjõuga ja paindemomendiga koormatud mitme poldiga poltliide
Расчет болтового соединения, нагруженного поперечной силой и
изгибающим моментом
Projekteerida keermesliide ja arvutada teraslehe (konsoolse tala) laius b, mõõtmed a ja t.
Сконструировать болтовое соединение и определить размеры листа/пластины b, а, t.
l
Antud Дано:
F = 2 kN; l = 600 mm;
 = 8 mm;
U-profiil UNP180 =>
h =180 mm ja
1 = 8 mm;
S235; [S] = 1,5
[] пластина= []c пластина =
= 235/1,5 =157 MPa
Poldi lubatavad pinged:
Poldi tugevusklass 8.8
Класс прочности болта 8.8
Допускаемые напряжения:
[] = 150 MPa =≈ (0,2...0,3)σY
[]c = 210 MPa =≈ (0,3...0,4)σY
t
b
a
t
F
a
180
1
100

Keermesliide
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Koostatakse keermesliite koormusskeem, kõik jõud
koondatakse liite tsentrisse.
Составляется схема нагружения соединения
концентрируются в центре соединения.
и
все
силы
l
t
b
a
t
F
a
Konstruktiivselt valitakse a = 100 mm, kuna tegemist on U180
karpprofiiliga, mille h = 180 mm. Исходя из размеров швеллера
выбирается a = 100 mm (конструктивно).
Väliskoormus – põikjõud F tasakaalustatakse reaktsioonjõududega Fpõik.
Внешняя поперечная сила уравновешивается внутренними силами
Fpõik = Fпоперечная.
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Antud sümmeetriliselt paigutatud poltide korral jaotub koormus F
ühtlaselt poltide vahel. Igale poldile mõjub põikjõud Fpõik
Поперечная нагрузка распределяется равномерно между четырьмя
болтами:
Fpõik 
F 2
  0,5 kN
i 4
Painemoment M tasakaalustatakse momentidega. Изгибающий момент
уравновешивается внутренним моментом Fmr :
M  iFm r , kus
M  Fl  2  0,6  1,2 kNm
Leitakse jõi Fm jõuõlg r : Находится плечо силы Fm
2
2
a a
r      
2 2
2
2
 100   100 

 
  71 mm
 2   2 
Siis Fm : Тогда Fm :
M 1,2  10 3
Fm 

 4,2 kN
ir 4  0,071
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Rööpküliku trigonomeetrilise seose korral:
По теореме косинусов угла находим суммарную нагрузку на болт:
2
Fmax  Fpõik
 Fm2  2 Fpõik Fm cos  
 0,5 2  4,2 2  2  0,5  4,2  cos 135   4,6 kN , kus  = 135 (vt. koormusskeem).
Lõtkuga poltliite korral: При болте поставленном с зазором:
Poldi pingutusjõud. Сила затяжки болта Fpolt:
Fpolt 
K  Fmax
f
Fpolt 
K  Fmax 1,5  4,6

 46 kN
f
0,15
kus K on varutegur ja f = 0,15...0,2 (teras) on hõõrdejõud kahe detaili
kontaktpinnal.
Где К – коэф. запаса = 1,5 и коэф. Трения для сталей f = 0,15...0,2.
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Tugevustingimusest tõmbele poldi korral leitakse poldi keerme vähim
läbimõõt:
Из условия прочности при растяжении определяется внутренний
диаметр болта d3 = d1:

d3 
Farv 4 Farv
ReH 600







 400 MPa , kus Farv  1,3Fp
2
Apolt d 3
[ S ] 1,5
4 Farv
  

4 1,3  46 103
 13,80 mm
3,14  400
Valitakse polt M16, mille d3 = 13,835 mm.
Выбирается болт M16, у которого d3 = d1 = 13,835 mm
Lõtkuta poltliite korral Болт без зазора:
Poldi tugevustingimusest nihkele. Расчет болта без зазора на срез:

A. Sivitski,
Fmax 4Fmax
3
4
F
4

4
,
6

10

max
    150 MPa => d 

 6,25 mm
A
d 2
  
3,14 150
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Lõtkuta poltliite korral võib kasutada polti M8, mille d = 8 mm.
Выбирается болт M8, d = 8 mm.
Järgnevalt kontrollitakse polt M8 muljumisele. d = 8 mm ja 1 =  = 8 mm.
Kui 1 ja  väärtused on erinevad, siis tuleb võtta väiksema väärtuse, sellega
tagatakse, et kontrollitava kontaktala muljumispind on vähim, mis võib tekkida
Проверка соединения на смятие:
Fmax Fmax 4,6 103
c 


 72 MPa  c plaat  157   c  210 MPa
Ac
 1d
88
Kuna lõtkuta keermesliide nõuab suuremat poldi ja poldiava valmistamise
täpsust ja on seega kallim, valitakse lõtkuga eelpingestatud poltliide. Samas
lõtkuta poltliide on töökindlam, sest võimaldab vältida kontrolli
eelpingutusjõu üle ning selle liite arvutusliku koormuse ning väliskoormuse
suhe on palju väiksem.
Valides t = 2d saame plaadi laiuse b:
b  a  2t  a  4d  100  4 16  164
mm
Vastus: Valitakse lõtkuga poltliide, poldid M16, mille d3 = 13,835 mm, ava
läbimõõt da = 17 mm ja seibid siseläbimõõduga dseib = 17 mm,
välisläbimõõduga D = 30 mm ja paksusega s = 3mm. b = 164 mm; t = 32 mm ja
a = 100 mm.
A. Sivitski,
MHE0041 Masinaelemendid I
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
1.
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
Meeterkeerme mõõtmed, Размеры метрической резьбы, mm
keerme
samm,
P
Välisläbimõõt,
d
Keskläbimõõt,
d2
Siseläbimõõt,
d1=d3
keerme
samm,
P
Välisläbimõõt,
d
Keskläbimõõt,
d2
Siseläbimõõt,
d1=d3
0,40
2,0
1,740
1,567
3,00
27
25,051
23,752
0,45
2,5
2,208
2,013
3,50
30
27,727
26,211
0,50
3,0
2,675
2,459
3,50
33
30,727
29,211
0,60
3,5
3,110
2,850
4,00
36
33,402
31,670
0,70
4,0
3,546
3,242
4,00
39
36,402
34,670
0,75
4,5
4,013
3,688
4,50
42
39,077
37,129
0,80
5,0
4,480
4,134
4,50
45
42,077
40,129
1,00
6,0
5,350
4,918
5,00
48
44,752
42,587
1,25
8,0
7,188
6,647
5,00
52
48,752
46,587
1,50
10
9,026
8,376
5,50
56
52,428
50,046
1,75
12
10,863
10,106
5,50
60
56,428
54,046
2,00
14
12,701
11,835
6,00
64
60,103
57,505
2,00
16
14,701
13,835
6,00
68
64,103
61,505
2,50
18
16,376
15,294
2,50
20
18,376
17,294
2,50
22
20,376
19,294
3,00
A. Sivitski,
24
22,051
MHE0041 Masinaelemendid I
20,752
6.05.2016
TTÜ Mehhatroonikainstituut
Keerukama keermesliite arvutus Расчет сложно
нагруженного резьбового соединения
1.
Seibi mõõtmed, меры шайбы, mm
keerme
välisläbimõõt
seibi siseläbimõõt,
seibi välisläbimõõt,
dseib
D
2,0
2,2
5,0
0,3
2,5
2,7
6,5
0,5
3,0
3,2
7,0
0,5
4,0
4,3
9,0
0,8
5,0
5,3
10,0
1,0
6,0
6,4
12,5
1,6
8,0
8,4
17,0
1,6
10,0
10,5
21,0
2,0
12,0
13,0
24,0
2,5
14,0
15,0
28,0
2,5
16,0
17,0
30,0
3,0
18,0
19,0
34,0
3,0
A. Sivitski,
seibi
paksus, S
MHE0041 Masinaelemendid I
keerme
välisläbimõõt
seibi siseläbimõõt,
20,0
21,0
37,0
3,0
22,0
23,0
39,0
3,0
24,0
25,0
44,0
4,0
27,0
28,0
50,0
4,0
30,0
31,0
56,0
4,0
36,0
37,0
66,0
5,0
42,0
43,0
78,0
7,0
48,0
50,0
92,0
8,0
6.05.2016
dseib
seibi
välisläbimõõt,
seibi
paksus, S
D
TTÜ Mehhatroonikainstituut