6.1. Назначение, устройство и принцип действия оборудования (приспособления)

Конструкторская часть должна соответствовать теме проекта и быть связанной с разрабатываемым технологическим процессом, чтобы отдельные части проекта представляли собой единый законченный комплекс.

При разработке объекта конструкторской части необходимо ознакомится с существующими аналогами, их достоинствами и недостатками, а также изучить условия, в которых будет применяться данное приспособление.

Выбрав вариант конструкторской части, учащийся согласовывает с руководителем проекта объем графических работ при ее разработке, т.е. число проекций на общем виде и число рабочих чертежей, а также деталей, по которым должны быть произведены расчеты на прочность.

В качестве конструкторской части к проекту могут быть приняты различного рода несложные устройства и приспособления с ручным, электрическим, пневматическим, гидравлическим или комбинированным приводом, предназначенные для выполнения одного из видов работ:

• Демонтажно-монтажных, разборочно-сборочных, крепежных;
• Контрольно-диагностических и регулировочных по агрегатам, системам автомобиля;
• Смазочных, дозаправочных, промывочных, очистительных, шинных, окрасочных и других работ.

В отдельных случаях учащиеся могут (по заданию руководителей) выполнять действующие макеты технологического, диагностического и другого оборудования и приборов различного назначения, которые будут применены в учебном процессе как наглядный демонстрационный материал.

В данном вопросе необходимо также осветить устройство и работу проектируемого приспособления (оборудования) с обязательными ссылками на нумерацию деталей по спецификации на сборочный чертеж.

На сборочном чертеже, имеющем необходимые разрезы и сечения, проставляются только габаритные, присоединительные и установочные размеры, указываются места сварки, ответственные посадки сопряженных пар деталей, а также их нумерация, которая должна соответствовать спецификации на сборочный чертеж.

 Правила обозначения на чертежах допусков формы и взаимного расположения поверхностей указаны в Приложении 37, шероховатостей поверхностей - в Приложении 38, посадок - в Приложении 40. Определить шероховатость поверхности и квалитеты при различных видах обработки деталей можно с помощью Приложения 39. В Приложении 41 можно ознакомиться с порядком выбора и назначения посадок.

 

 

6.2. Расчет детали на прочность

Расчету на прочность подвергается деталь, работающая в наиболее напряженных условиях (по наиболее опасным сечениям).

К расчету на прочность необходимо приложить схему сил, действующих на деталь. Кроме того, при расчете детали на изгиб необходимо построить эпюру изгибающих моментов, указывая допускаемые напряжения, необходимо определить марку материала, дать ссылку на литературу. Полученное в конце расчета значение коэффициента запаса прочности должно быть не более 2…3.

Рассмотрим несколько типовых задач по расчету на прочность деталей, наиболее часто встречающихся в конструкциях дипломных проектов.

 

Задача №1

Рассчитать на прочность болт, к которому после затяжки приложена внешняя осевая нагрузка.

При вращении болта под действием момента, создаваемого усилием на рукоятке ключа, болт получает затяжку. Стержень болта растягивается усилием затяжки и скручивается моментом М_р в резьбе. Поэтому расчет необходимо вести по приведенному напряжению (оно примерно на 80 % больше напряжения растяжения )_:

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на болт

 

,

где        - расчетная осевая нагрузка, Н;

     - внутренний диаметр резьбы болта, мм;

 - допускаемое напряжение растяжения, МПа.

 

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности по формуле:

 

.

 

Примечание: Если затянутый болт не нагружен осевой силой (примером является крепление люков, крышек, к герметичности которых не предъявляются особые требования), то расчет ведется по следующей формуле:

 

,

 

где  - сила затяжки болта, Н.

 

Допускаемое напряжение на растяжение для болта определяется по формуле:

 

,

где      - предел текучести, МПа;

 - допускаемый коэффициент запаса прочности. Зависит от характера нагрузки, материала и диаметра болта и от того, контролируется или не контролируется затяжка болта.

При неконтролируемой затяжке равен 1,5…6,5; при контролируемой – 1,3…2,5.

 

 

Задача №2

 

Рассчитать на прочность рукоятку съемника подшипника, если длина рукоятки , рукоятка изготовлена из стали.

 

Рисунок 2 – Эпюра изгибающих моментов

 

Рукоятка испытывает напряжение изгиба, условие прочности при этом определяется по формуле:

 

,

где  - изгибающий момент, Н·м;

,

где  - усилие, прикладываемое к рукоятке, Н;

 

 - момент сопротивления изгибу;

Для круглого сечения равен:

 

,

где  - диаметр стержня рукоятки, мм.

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности аналогично рассмотренному выше в Задаче №1.

 

 

Задача №3

Расчет шпоночных соединений.

Рассчитывают шпонку как наиболее слабую деталь соединения. Размеры стандартных шпонок подобраны из условия прочности на смятие, поэтому основным расчетом их является проверочный расчет на смятие.

Расчет призматической шпонки

Размеры сечений шпонки (ширину b и высоту h), глубину паза t₁ выбирают в зависимости от диаметра вала d.

Рисунок 3

 

 

Длину шпонки конструктивно принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы, согласовывая со стандартом и проверяют на смятие:

 

,

где  - окружная сила, передаваемая шпонкой, Н;

,

 - передаваемый крутящий момент, Н·мм;

 - площадь смятия, мм²;

,

 - рабочая длина шпонки, мм;

.

Если расчетное напряжение превышает допускаемое более чем на 5%, то применяют две шпонки, установленные под углом 180°. Постановка нескольких шпонок сильно ослабляет вал и ступицу, а также связана с технологическими затруднениями. В таких случаях шпонки заменяют шлицевыми соединениями.

 

Допускаемые напряжения смятия:

·        При спокойной нагрузке и стальной ступице 110…190 Н/мм²;

·        При спокойной нагрузке и чугунной ступице 70…100 Н/мм²;

·        При значительных колебаниях нагрузки напряжения следует снижать на 50%.

 

 

Задача №4

Расчет болтового соединения, нагруженного осевой силой.

Рисунок 4

 

В таком соединении болт испытывает срез и смятие.

Формулы проверочного и проектировочного расчетов болта на срез имеют следующий вид:

,

 

,

где      - внешняя сила, Н;

     - диаметр стержня болта, мм;

        - число плоскостей среза;

       - число болтов;

 - допускаемое напряжения на срез, МПа;

Далее необходимо определить коэффициент запаса прочности по формуле:

 

.