МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к контрольной работе по дисциплине «Прикладная механика»
Направление подготовки (специальности) 130400 «Горное дело»
Специализации:
13040001 «Подземная разработка пластовых месторождений»
13040003 «Открытые горные работы»
(для студентов заочной формы обучения)
Нерюнгри 2015
Утверждено научно-методическим советом ТИ(Ф) ФГАОУ ВПО СВФУ
Разработчик: Э.Ф. Редлих
Ст.преподаватель кафедры «Горное дело»
Рецензент: Л.Г.Сокольникова
к.т.н., доцент кафедры «Строительное дело»
Печатается в авторской редакции
Методические указания по дисциплине «Прикладная механика» содержат контрольную работы по вариантам и методику выполнения практичес-ких работ предназначено для студентов заочного обучения направления подготовки 130400 «Горное дело»
© Технический институт(ф) СВФУ, 2015
Оглавление
1. Введение 4
2. Сварные соединения 5
3. Заклепочные соединения 8
4. Резьбовые соединения 10
5. Шпоночные и шлицевые соединения 14
6. Зубчатые передачи 17
7. Ременные передачи 26
8. Приложение 30
9. Рекомендуемая литература 41
Введение
Практические работы предназначены для закрепления знаний и умений по расчету соединений и передач, для получения практических навыков при работе с ГОСТами, а также для закрепления межпредметных связей с дисциплинами: «Инженерная графика», «Материаловедение» и «Горные машины и оборудование». Студенты выполняют шесть расчетно-графических работ по темам: сварные, заклепочные, резьбовые соединения, шлицевые и шпоночные соединения, зубчатые и ременные передачи.
Работы выполняются на листах ф.А-4, в печатном или рукописном варианте, в соответствии с ГОСТ 2.105-95 ЕСКД «Общие требования к текстовым документам». Размер шрифта14 TimesNewRoman, меж-дустрочный интервал 1,15. Необходимо полностью переписать условие задания, выполнить чертеж и необходимые надписи. Решение следует выполнять в общем виде, после чего подставить числовые значения и получить искомый результат. Каждое решение должно быть выполнено в определенной последовательности, обосновано теоретически, пояснено необходимым текстом и краткими формулировками произведенных действий. В процессе решения необходимо ссылаться на табличные данные и графики приложения. При использовании таблиц и графиков из других источников указать используемую литературу. Номер варианта принимать по журналу группы. Для студентов заочного обучения практические работы выполняются и оцениваются до экзаменационной сессии в качестве контрольной работы.
К защите представляются работы, выполненные в соответствии с заданием в требуемом объеме и оформленные в соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТ 7.32-84. Приложение включает в себя все требуемые для расчета дополнительные данные.
Все работы должны быть защищены студентами до начала экзаменационной сессии.
Ι.Сварные соединения
Задача 1.1 Рассчитать сварное соединение (Рис.1.1), состоящее из двух равнобоких уголков 75х75х6, приваренных к косынке лобовыми и фланговыми швами катетом К =5мм.
Материалов угольников – Ст.3
Определить длины фланговых швов l ф1 и l ф2 из условия равнопрочности соединения уголков с косынкой.
Примечание:
[ σ р] = 160Н/м2 (для Ст.3)
[ τ ср] = 0,65 [σ р]
lф - длина флангового шва
lл -длина лобового шва
Рис.1.1.Сварное соединение
Решение. Определяем допускаемую величину продольной силы из расчета соединения на растяжение
Fуг=8,78см2 – площадь сечения одного угольника по сортаменту
Определяем допускаемое усилие для лобового шва
Р -растягивающая сила; l – длина полки уголка;
Определяем усилие, которое должно быть передано фланговым швам:
Определяем суммарную длину фланговых швов
Для одного угольника
Определяем размеры швов
zо – точка приложения силы задается в сортаменте на уголки.
Задание 1.1.
Рассчитать сварное соединение, состоящее из двух равнобоких уголков и косынки(рис. 1.1) по данным табл. 1.1.
Таблица 1.1
Варианты задач
| Данные/вариант | ||||||||||
| Р,кН | ||||||||||
| N | 5Р | 3Р | 3Р | 4Р | 4Р | 3Р | 3Р | 4Р | 4Р | 3Р |
| Данные/вариант | ||||||||||
| Р,кН | ||||||||||
| N | 3Р | 2Р | 2Р | 3Р | 3Р | 4Р | 4Р | 4Р | 3Р | 4Р |
Сварка ручная дуговая, характер нагрузки статический.
Материал уголков и косынки выбрать самостоятельно. Расчет произвести
из условия равнопрочности соединения уголков с косынкой.
Задача 1.2
Рассчитать сварной шов двух стальных полос (Рис.1.2) толщиной S =12мм, несущих статическую растягивающую нагрузку Р =205кН. Сварка ручная электродом марки Э42. Допускаемое напряжение для основного металла [ σ р ] =160 МПа=160Н/мм2.
Рис. 1.2.Сварной шов
Решение:
1. Определяем допускаемое напряжение для сварного шва
2. Найдем ширину полосы(длину шва) l по формуле
где l - расчетная длина шва; S -расчетная толщина шва.
Принимаем 120мм.
3. Определим рабочее напряжение шва
Таким образом, условие прочности шва 
Задание1.2
Определить допускаемую растягивающую нагрузку для стяжки, состоящей из двух сваренных труб одного типоразмера (Рис. 2.3).Допускаемое напряжение для материала труб [ σ р] =160МПа.
Сварка ручная электродом марки Э42, нагрузка статическая. Толщину шва принять равной толщине стенки трубы (Табл. 1.2)
Таблица 1.2
Варианты задач
| Данные/ вариант | ||||||||||
| D,мм | ||||||||||
| d,мм | ||||||||||
| Данные/ вариант | ||||||||||
| D,мм | ||||||||||
| d,мм |
Рис. 2.3. Сварка труб
II. Заклепочные соединения
Задача 2.1
Стык двух листов толщиной S =10мм, перекрытой двумя накладками толщиной S н=6мм каждая, растягивается силами Р =240кН.
Определить необходимое количество заклепок (Рис.2.1) диаметром d =20мм и разместить их в плане, если допустимое напряжения приняты: для заклепок на срез [ τ ср]=10кН/см2, на смятие [ σ см]=24кН/см2 и на растяжение [ σ р]=16кН/см2.
Рис.2.1. Заклепочное соединение
Решение: Заклепки двухсрезные. Необходимое количество их из условия прочности на срез должно быть
По условию прочности на смятие требуется
следует расставить с каждой стороны стыка по 5 заклепок.
Для размещения их в плане надо определить необходимую ширину листа. Из условия прочности на растяжение рабочая площадь сечения листа
Рабочая ширина листа (за вычетом ослабления заклепочными отверстиями) должна быть
тогда полная ширина листа 
где z – число заклепок в поперечном сечении.
При ширине В ≥15см число заклепок в поперечном ряду должно быть не менее z =2,
тогда сечение будет ослаблено двумя отверстиями и полную ширину листа следует принять 
.
Принимаем 
Пять заклепок целесообразно разместить в шахматном порядке.
Приняв шаг 
и расстояния от осей заклепочных отверстий до краев листов и накладок по 
размещаем заклепки как показано на рис. 2.1.
Задание 2.1
Рассчитать заклепочное соединение (рис.2.2): определить число и диаметр заклепок, соединяющих косынку толщиной 10мм со швеллером №30, ширину косынки.
Материал косынки, швеллера, заклепок- Ст.3, недостающие данные принять самостоятельно.
Алгоритм решения задания:
1.Выбрать диаметр заклепки в зависимости от толщины соединяемых листов 
2.Задаться количеством заклепок (для первого приближения можно выбрать количество указанное на рисунке).
3.Определить шаг заклепок 
4.Определить усилие приходящееся на наиболее нагруженную заклепку.
5.По полученному усилию произвести проверочный расчет на срез и смятие. При неудовлетворительных результатах расчет повторить:
а) если фактическое значение напряжений превышает допустимое, увеличить количество заклепок или их диаметр;
б) если фактическое значение напряжений значительно меньше допустимого (коэффициент запаса > 2) уменьшить количество заклепок или диаметр.
6.Определить высоту косынки(Н).
Рис. 2.2. Заклепочное соединение
Таблица 2.1
Варианты заданий
| Данные/ вариант | Варианты | |||||||||
| Р, кН | ||||||||||
| l,мм | ||||||||||
| Данные/ вариант | ||||||||||
| Р, кН | ||||||||||
| l,мм |