Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Раздел 4. 1)Детали машин с элементами теории механизмов
Тема 4.1.1. Основные положения и определения.
В данной теме изучаются основные понятия и определения машин, механизмов, деталей, их классификация. Роль стандартизации в повышении качества продукции и развития научно-технического прогресса.
Вопросы для самоконтроля. 1. Основные узлы и детали машин, их краткая характеристика по назначению. 2. Требования, предъявляемые к машинам и деталям. 3. Что такое стандартизация и взаимозаменяемость.
Тема 4.1.2. Неразъемные соединения. Тема 4.1.3. Резьбовые соединения. При изучении данных тем необходимо обратить внимание на сварные, резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения. Особое внимание следует обратить на способы расчета прочности соединений.
Вопросы для самоконтроля. 1. Основные виды заклепочного соединения и требования, предъявляемые к ним. 2. Основные типы сварного соединения и требования, предъявляемые к ним. 3. Основные типы сварных швов и требования, предъявляемые к ним. 4. Типы резьб по назначению и профилю, их применение. 5. Типы шпонок, их применение, достоинства и недостатки. 6. Типы шлицевых соединений, их применение. Основные достоинства и недостатки.
Тема 4.1.4. Валы и оси, шпоночные и зубчатые соединения.
В данной теме необходимо обратить внимание на сравнительную оценку валов и осей, на различие конструкции валов и осей, на различные прочностные способы расчета валов, осей.
Вопросы для самоконтроля. 1. Назначение валов и осей. 2. Разновидности валов. 3. Элементы валов.
Тема 4.1.5. Подшипники и подпятники скольжения. Тема 4.1.6. Подшипники качения.
При изучении тем наряду с назначением, конструкцией, классификацией и материалами необходимо обратить внимание на сравнительную оценку конструкций подшипников скольжения и качения.
Вопросы для самоконтроля. 1. Конструкции подшипников скольжения, их особенности. 2. Разновидности подшипников качения, их особенности. 3. Достоинства и недостатки подшипников качения и скольжения.
Тема 4.1.7. Муфты.
В данной теме рекомендуется обратить внимание на классификацию муфт по принципу действия, характеру работы, дать характеристику муфт, их конструктивные особенности.
Вопросы для самоконтроля. 1. Разновидности и особенности конструкций муфт. 2. Основные типы, достоинства и недостатки применения сцепных муфт. 3. Основные типы, достоинства и недостатки применения постоянных муфт.
Тема 4.1.8 Тормоза.
В данной теме рекомендуется обратить внимание на классификацию тормозов по назначению, по конструкции и типам, на определение тормозного момента с учетом коэффициента запаса торможения и выбор тормоза по каталогу.
Вопросы для самоконтроля. 1. Разновидности и особенности конструкций муфт. 2. Типы тормозов, их устройства, принцип действия, характеристики.
Тема 4.1.9. Передачи.
При изучении каждого вида передач необходимо обратить внимание на кинематический расчет, взаимодействие осей валов и колес; определение межосевого расстояния, передаточного числа и других параметров передач.
Вопросы для самоконтроля. 1. Характеристика фрикционной передачи, применение. 2. Характеристика ременной и цепной передачи, применение, параметры. 3. Определение межосевого расстояния ременных и цепных передач, рекомендуемые значения. 4. Характеристика и разновидности зубчатых передач, применение и параметры: модуль, число зубьев, диаметры окружности, межосевое расстояние, КПД, ширина зуба, передаточное отношение и др. 5. Характеристика и разновидности червячных передач, применение и параметры: модуль, число зубьев, диаметры окружности, межосевое расстояние, КПД, передаточное отношение и др.
Тема 4.1.10. Механизмы преобразования движения.
При изучении механизмов преобразования движения необходимо представлять принцип действия кривошипно-шатунных, кулачковых, кулисных, эксцентриковых и т.д.
Вопросы для самоконтроля. 1. Каков принцип действия и особенности механизмов преобразования движения.
Пример №11 Спроектировать передачу, состоящую из одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора и цепной передачи для привода ленточного конвейера, если: Полезное усилие, передаваемое лентой конвейера ; Скорость ленты ; Диаметр приводного барабана . Редуктор реверсивный, предназначен для длительной эксплуатации; Работа односменная; Валы установлены на подшипниках качения.
2
6 1 Рис. 18 1-электродвигатель; 2-муфта; 3-одноступенчатый косозубый редуктор; 4-цепныя передача; 5-приводной барабан; 6-конвейерная лента.
Решение: 1. Определяем общий КПД привода , где: -КПД пары цилиндрических зубчатых колес -КПД, учитывающий потери пары подшипников качения -КПД открытой цепной передачи а) КПД звеньев передач
б) КПД одной пары подшипников: Подшипники качения – 0, 99; Подшипники скольжения: Для вкладышей из чугуна ; бронзы ; с баббитовой заливкой ; из древеснослоистых пластиков при смазке водой .
в) КПД передач: КПД цепной передачи при нормальных условиях ; КПД фрикционной передачи – закрытая ; открытая ; КПД зубчатых передач:
КПД планетарной передачи: - однорядная при ; - с двумя внутренними зацеплениями при ; при ; КПД волновой передачи при ;
=
2. Определяем требуемую мощность электродвигателя , где: Р- Полезное усилие, передаваемое лентой конвейера ; V- Скорость ленты ; - Определяем общий КПД привода .
= кВт 3. По требуемой мощности по таблицам (см. справочный материал) подбираем двигатель. Двигатели с меньшей частотой вращения не рекомендуются из-за относительно большой массы, но следует учитывать передаточное отношение и габариты привода. По требуемой мощности подходят: 4АК180М6 с мощностью 13кВт и частотой вращения 1000об/мин; 4АМС-160S6 с мощностью 12кВт и частотой вращения 1000об/мин; 4АМР-160М6 с мощностью 15кВт и частотой вращения 1000об/мин; 4АК160М4 с мощностью 14кВт и частотой вращения 1500об/мин;
Выбираем 4АК180М6 N=13кВт; = 1000об/мин; .
4. Определяем общее передаточное отношение. , где: - частота вращения барабана , где: – угловая скорость барабана
5. По таблицам подбираем одноступенчатый горизонтальный редуктор РЦ1-150А с передаточным числом ; частота вращения быстроходного вала 1000 ; мощность редуктора на быстроходном валу 14.4 кВт; режим работы – средний. Исполнение
6. Производим разбивку общего передаточного отношения.
, где - передаточное отношение цепной передачи. Из данной формулы выражаем 7. По диаметру вала электродвигателя и редуктора по таблицам подбираем муфту МУВП-45; D=170 мм, =160 мм.
8. Для подбора тормоза определяем тормозной момент. , где: - коэффициент торможения, зависящий от режима работы; Коэффициент запаса торможения по правилам Ростехнадзора
- крутящий момент на тормозном валу; - угловая скорость вращения двигателя. По таблицам подбираем тормоз по: диаметру полумуфты (D=170 мм), тормозному моменту 9. Расчет цепной передачи а) Рассчитываем числа зубьев: Ведущей звездочки- ; Ведомой звездочки- .
б) Определяем шаг однорядной цепи: , где: - вращающий момент на валу ведущей звездочки; - коэффициент эксплуатации; , , =1, , . - коэффициент динамичности нагрузки: при равномерной нагрузке при толчках . - коэффициент способа смазывания: при непрерывном смазывании ; при капельном ; при периодическом . - коэффициент наклона линии центров звездочек к горизонту: при =1 при =1.25
- коэффициент способа регулирования натяжения цепи: при регулировании передвигающимися опорами ; при регулировании нажимными звездочками ; при нерегулируемой передачи . - коэффициент режима работы: при односменной работе ; при двухсменной ; при трехсменной .
- допускаемое давление в шарнирах роликовых (втулочных) цепей:
находим методом интерполяции ориентируясь на наименьшее табличное значение для заданной скорости m=1- число рядов цепи. По таблицам подбираем цепь, с учетом соблюдения условия: , роликовую однорядную шага 38.1мм с расстоянием между внутренними пластинами мм и с разрушающей нагрузкой 127.0 кН: Цепь ПР-38.1-127 ГОСТ 13568-97 масса 5.5 кг/м.
в) Определяем межосевое расстояние.
г) Определяем делительный диаметр ведущей звездочки. мм. д) Определяем наружный диаметр ведущей звездочки. мм. е) Определяем делительный диаметр ведомой звездочки. мм. ж) Определяем наружный диаметр ведомой звездочки. мм.
10. По расчетным данным производим компоновку и вычерчиваем кинематическую схему.
= кВт
= 1000об/мин Рис. 19 Статика сооружений.
Тема 4.2.1. Основные понятия и определения.
При рассмотрении данной темы необходимо уяснить: - какая существует связь между статикой сооружений и теоретической механикой, сопротивлением материалов и смежными специальными дисциплинами; - основные рабочие гипотезы; - классификацию сооружений и их расчетные схемы. Данная тема изучается самостоятельно.
Вопросы для самоконтроля. 1. Каковы задачи статики сооружений. 2. Что такое расчетная схема сооружения; От чего зависит ее выбор. 3. Как классифицируются сооружения; Каковы основные особенности расчетных схем каждого вида сооружений. 4. Как классифицируются опоры; Какие опорные реакции могут возникнуть в каждом их типе. 5. Какие существуют виды нагрузок. 6. Как определяются расчетные нагрузки.
Тема 4.2.2. Исследования геометрической неизменяемости плоских стержневых систем.
При изучении темы следует уяснить, что системы могут быть геометрически неизменяемыми и мгновенно изменяемыми, но в строительной практике применяют только геометрически неизменяемые системы. Необходимо знать и уметь применять правила образования геометрически неизменяемых систем, производить анализ геометрической структуры (кинематический анализ). Необходимое условие геометрической неизменяемости требует, чтобы степень свободы рассматриваемой системы была равна нулю, т.е. чтобы: , где: Д - число дисков; Ш – число простых шарниров; - количество опорных связей.
Вопросы для самоконтроля. 1. Какие системы называются геометрически неизменяемыми и мгновенно изменяемыми. 2. Каковы основные признаки геометрически неизменяемых систем. 3. Как называется геометрическая неизменяемость систем. 4. Каковы признаки мгновенной изменяемости систем. 5. Приведите примеры геометрически неизменяемой, изменяемой и мгновенно изменяемой систем; Произведите анализ их геометрической структуры. 6. Можно ли применять в строительстве изменяемые, мгновенно изменяемые и почти мгновенно изменяемые системы; Если нельзя, то почему. 7. Каково различие между статически определяемыми и неопределяемыми системами. 8. Какие связи называют необходимыми, а какие лишними.
Тема 4.2.3.Многопролетные статически определимые (шарнирные) балки.
При изучении темы следует уяснить преимущества и недостатки шарнирных балок по сравнению с другими балками (простыми и неразрезными), перекрывающими те же пролеты и несущие такую же нагрузку. Необходимо знать правила размещения промежуточных шарниров, обеспечивающих статическую неопределимость и геометрическую неизменяемость многопролетных балок, понимать взаимодействие элементов, составляющих шарнирные балки различных типов, уметь составлять схемы взаимодействия этих элементов, знать порядок их расчета и монтажа, построение схем и эпюр.
Вопросы для самоконтроля. 1. Чем отличаются многопролетные определяемые балки от неразрезных. 2. Какие требование предъявляются к количеству и размещению промежуточных шарниров. 3. Какие существуют основные типы шарнирных балок, и из каких элементов они состоят. 4. Приведите возможные варианты размещения промежуточных шарниров для получения шарнирных статических неразрезных балок из неразрезной пятипролетной балки с шарнирными опорами и из неразрезной пятипролетной балки с одним защемленным концом. Составьте схемы взаимодействия элементов шарнирных балок. 5. Каков порядок расчета и последовательность монтажа элементов шарнирных балок. 6. Охарактеризуйте методы расчета шарнирных балок с составлением и без составления схемы взаимодействия элементов. Каковы достоинства и недостатки каждого из методов. 7. В чем достоинства равномоментных шарнирных балок.
Тема 4.2.4. Статически определимые плоские рамы.
При изучении темы, приступая к расчету рамы, надо убедиться в ее статической определимости и неизменяемости. Если рама представляет собой брус ломаного очертания, имеющий одну шарнирно-неподвижную, а другую шарнирно-подвижную, и не имеет промежуточных шарниров, то она неизменяема и статически определима. Для определения опорных реакций такой рамы достаточно трех уравнений статики. Если рама прикреплена к земле более чем тремя опорными стержнями и имеет промежуточные шарниры, то проверку статической определимости удобнее всего произвести, убедившись в соблюдении условия: , где: Л – число лишних связей (степень статической неопределимости); К – число замкнутых контуров; Ш – суммарное число простых и приведенных к ним сложных (кратных) шарниров. Необходимо научиться строить эпюры сил и изгибающих моментов для плоских рам. Вопросы для самоконтроля. 1. Назовите особенности рамных конструкций. 2. Каково различие в определении опорных реакций статически определимых рам, не имеющих промежуточных шарниров, и рам с промежуточными шарнирами. 3. Как определяются знаки поперечных сил, изгибающих моментов и продольных сил при расчете рам. 4. Как строятся эпюры и N для рам. 5. Как проверить правильность построения эпюр и N для статически определимых рам.
Тема 4.2.5. Трехшарнирные арки.
При изучении темы необходимо уяснить принципиальное отличие арок от криволинейных балок и уметь обосновать экономическое преимущество первых перед последним и тех же очертаний и пролетов при прочих равных условиях. При определении опорных реакций трехшарнирной балки надо обратить внимание на составление дополнительного уравнения для нахождения распора. В этом уравнении изгибающий момент в ключевом шарнире должен быть равен нулю. Следует усвоить, что для построения эпюр внутренних усилий от действия на арку только равномерно распределенной нагрузки надо определить эти усилия в произвольном сечении, подставляя в полученные выражения значения , получить значения соответствующих усилий в различных (конкретных) сечениях и по этим значениям построить соответствующие эпюры. В случае действия на арку сосредоточенных сил, внутренние усилия надо определить на каждом участке обязательно в сечениях, соответствующих точкам приложения сосредоточенных сил, а также в промежуточных сечениях каждого участка. Чем чаще будут взяты промежуточные сечения, тем точнее будут построены эпюры. При небольших расстояниях между сосредоточенными силами достаточно определить значения Q, M и N в начале каждого участка, посередине и в конце его. Следует научиться определять внутренние усилия в произвольном сечении арки.
Вопросы для самоконтроля. 1. В чем отличие распорной системы от без распорной. 2. Каково назначение затяжки (в случае устройства арки с затяжкой). 3. Как определить силу в затяжке. 4. По каким правилам определяют поперечные силы, изгибающие моменты и продольные силы в сечениях арки. 5. Почему для построения эпюр и N при действии на арку сосредоточенных сил недостаточно определить значение этих внутренних силовых факторов в начале и в конце каждого участка, чего, как известно, достаточно для построения эпюр для балок с прямой осью. 6. Каков порядок и принцип построения многоугольника и кривой давления. 7. Что такое рациональное очертание оси арки. 8. Что называется сводом. 9. В чем сходство расчета арки и свода.
Тема 4.2.6. Статически определимые плоские фермы.
Следует уяснить экономическую целесообразность перехода от перекрытия пролетов сплошными балками к перекрытию их фермами. При анализе геометрической неизменяемости и статической определимости ферм рекомендуется пользоваться формулой , позволяющей определить минимально необходимое для геометрической неизменяемости количество стержней фермы и выражающей условие статической определимости. -число стержней фермы; n –число узлов. При аналитическом определении усилий в стержнях фермы надо стремиться к тому, чтобы усилие в каждом стержне определялось независимо от усилий в других стержнях. Поскольку этот вопрос решается применением метода сечений, то задача сводится: а) к выбору способа рассечения фермы на две или более части; б) к составлению уравнения статического равновесия для той части фермы, которая остается после отбрасывания другой ее части. Необходимо усвоить три основных способа определения усилий: вырезания узлов, моментных точек, проекций. При этом надо уяснить, что при расчетах ферм приходиться этими тремя способами и, следовательно нельзя считать какой-либо из них лучше, все они дополняют друг друга. Следует научиться определять усилия в частных случаях равновесия вырезаемых узлов без составления и решения уравнений равновесия системы. При определении величин и знаков усилий графическим способом путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны необходимо обратить внимание на соблюдение определенного порядка обхода контура фермы и вырезаемых узлов (по или против часовой стрелки). Надо усвоить, что правильное построение диаграммы возможно только при тщательном соблюдении линейного и силового масштабов, а линии действия стержней на диаграмме должны быть строго параллельны соответствующим стержням расчетной схемы фермы. Очень важно уметь правильно определять расчетные узловые нагрузки и расчетные усилия в стержнях стропильных ферм от действия постоянных и временных нагрузок при наиболее невыгодных их сочетаниях.
Вопросы для самоконтроля. 1. Из каких элементов состоят фермы. 2. Каковы преимущества фермы по сравнению с балкой. 3. Приведите пример геометрически неизменяемой статически определимой фермы. Образуйте из нее геометрически изменяемую систему, оставив то же количество стержней. 4. Какого рода деформации испытывают стержни шарнирной фермы при узловой и вне узловой передаче нагрузки. 5. В чем сущность определения сил в стержнях ферм способами вырезания узлов, моментных точек и проекций. 6. Каковы принципы и порядок построения диаграммы Максвелла-Кремоны. 7. Как с помощью диаграммы Максвелла-Кремоны определить значение и знак силы в стержне. 8. Как определяют узловые нагрузки от снега и ветра. Как определяют расчетные силы в стержнях ферм от действия постоянных и временных нагрузок.
Тема 4.2.7. Определение перемещений в статически определимых плоских системах.
Определение перемещений необходимо при расчете сооружений на жесткость и при расчете статически неопределимых систем. При изучении темы необходимо рассмотреть основные теоремы об упругих системах (обратить внимание на теорему о взаимности перемещений), усвоить систему обозначения и смысл индексов перемещений, разобраться в выводе общей формулы перемещений. Важное практическое значение имеет правило Верещагина. Усвоение этого правила надо закрепить решением примеров, обратив внимание на взаимное перемножение сложных эпюр путем деления (расчленения) одной из них на простые части. Необходимо уметь определять перемещение в балках и рамах. В подавляющем большинстве случаев вычисление интеграла Мора можно произвести по правилу Верещагина.
Вопросы для самоконтроля. 1. Какими буквами принято обозначать перемещения. Что означают индексы, ставящиеся при этих буквах. 2. Напишите общую формулу для определения перемещений (формулу Мора). Что означают входящие в нее величины. 3. Каков порядок вычисления перемещений по формуле Мора. 4. Назовите основные виды перемещений в плоских стержневых системах. Какая единичная сила, прикладываемая по направлению искомого перемещения, соответствует каждому из названных перемещений. 5. На что указывает положительный и на что отрицательный результат вычисленного перемещения. 6. Приведите пример на определения перемещения с применением правила Верещагина, в котором при перемножении эпюр площадь одной из них придется разбивать на простые формулы. Вычислите это перемещение. 7. Когда при перемножении эпюр ставится знак плюс и когда знак минус. 8. Сформулируйте теорему Максвелла о взаимности перемещений.
Тема 4.2.8. Основы расчета статически неопределимых систем методом сил.
Тема рассматривает метод сил, который является одним из основных при расчете статически неопределимых систем. Освоение материала следует начать с изучения понятия статической неопределимости и способов подсчета числа лишних связей (степени статической неопределимости). Важным этапом расчета является выбор основной системы. Правильно выбранная основная система может значительно упростить расчет. Приобретение навыков выбора основной системы может быть достигнуто после усвоения приемов расчета. Поэтому сначала следует практиковаться в выборе основных систем для расчета одной и той же статически неопределимой рамы. При выборе основных систем необходимо следить за тем, чтобы они были геометрически неизменяемы. Выбирая ту или иную систему, надо тут же указывать лишние неизвестные. Сопоставление канонических уравнений для расчета статически неопределимых систем методом сил обычно не представляет труда, но важно понимание физического смысла каждого члена уравнений. Перемещения, входящие в канонические уравнения в качестве коэффициентов при неизвестных и свободных членах, следует вычислять по правилу Верещагина, учитывая, что эпюры, подлежащие перемножению, соответствуют индексам при перемещениях и . Так, если определяются перемещения , то перемножаются эпюры если определяется перемещение , то перемножаются эпюры и т.д. В результате постановки найденных значений в канонические уравнения и решения полученной системы уравнений находят значения лишних неизвестных, после чего система становится определимой.
Вопросы для самоконтроля. 1. Какие системы называют статически неопределимыми. 2. В чем их преимущества и недостатки. 3. Как определяется степень статической неопределимости различного вида систем. 4. Каков смысл понятия «лишние связи». 5. В чем сущность расчета статически неопределимых систем методом сил. 6. Какой смысл выражает то или иное каноническое уравнение метода сил. 7. Как записывают канонические уравнения. 8. Какие требования предъявляются к выбору основной системы. 9. Какие способы, упрощающие расчет, можно применить к симметричной статически неопределимой раме и в чем их сущность. 10. В чем заключаются упрощения в результате использования рациональной опорной системы. 11. Почему при деформационной проверке окончательной эпюры моментов путем ее перемножения с любой из единичных эпюр должен получиться нуль. 12. В чем заключается расчет рам с помощью таблиц.
Тема 4.2.9. Неразрезные балки.
Степень статической неопределимости неразрезных балок рекомендуется определять по формуле: , где: Л – степень статической неопределимости; 3 – число уравнений статики; - число опорных стержней.
Следует иметь ввиду, что нумерация опор и пролетов неразрезной балки может быть произвольной. Однако в подавляющем большинстве случаев опоры принято обозначать слева направо числами -0, 1, 2, …, а длину пролетов (также слева направо)- , … Таким образом, номер пролета совпадает с номером правой его опоры. При данной нумерации уравнение трех моментов для опоры будет иметь вид: ).
Если опору, для которой составляется уравнение трех моментов (опору n), назвать средней, опору n-1-левой, опору n+1-правой, пролет -левым, пролет -правым, то уравнение трех моментов для рассматриваемой опоры в общем виде будет: ).
Фиктивные опорные реакции, стоящие в правой части уравнения трех моментов, следует определить по формулам таблиц. При расчете неразрезной балки с шарнирными опорами уравнение трех моментов должно быть составлено для каждой промежуточной опоры. Если одна из опор защемлена, то ее мысленно заменяют шарнирной, добавив при этом фиктивный пролет . В этом случае рассматриваемая крайняя опора становится как бы промежуточной и для нее составляется еще одно уравнение трех моментов. При составлении уравнений трех моментов надо исключать член уравнения, содержащий момент над крайней шарнирной опорой, если со стороны этой опоры нет консоли. Если же консоль имеется, то момент над крайней опорой должен входить в составляемое уравнение как известная величина, численно равная алгебраической сумме моментов всех сил, приложенных к консоли, относительно точки балки над этой опорой. После решения полученной системы уравнения трех моментов станут известны значения всех опорных моментов. Дальнейший расчет можно вести так, как он приведен в учебном пособии, или пользуясь формулами для определения изгибающего момента и поперечной силы в любом сечении балки. Необходимо научиться строить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.
Вопросы для самоконтроля. 1. Какой вид имеет уравнение трех моментов. Выведите это уравнение, используя каноническое уравнение метода сил. 2. Напишите уравнение трех моментов для опоры №3 пятипролетной, четырехпролетной (без консолей), четырехпролетной (с консолью справа), трехпролетной (с защемленным правым концом) неразрезных балок при обозначении опор слева направо числами 0, 1, 2, …, а длин пролетов , … 3. Как определяют опорные реакции неразрезных балок. 4. Объясните порядок расчета неразрезных балок. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 428; Нарушение авторского права страницы