Расчет прочности соединения на шканты
При использовании вставного круглого шипа вместо прямого плоского целого расход сырья уменьшается и технологический процесс упрощается.
Соединение проектируется на двух шипах, так как при постановке двух шипов создается пара сил, противодействующая изгибающему моменту шипа, и опорный момент (момент защемления); при одном шипе поперечный брусок в момент его установки может вращаться и занимать произвольное положение по отношению к вертикальному бруску, кроме того, требуется больший диаметр шипа при ограниченной толщине бруска (рис. 10).
Рисунок 10 – Столярное соединение на вставные круглые шипы
Необходимо выполнить следующие расчеты: расчет на прочность клеевого соединения и расчет на прочность шканта.
Расчет на прочность клеевого соединения
В случае когда шип удерживается в гнезде клеем, растягивающая сила N равна
N = πdlτ,
где l – длина заделанного конца шипа, мм; τ – касательное напряжение, Па; d – диаметр шканта, мм.
Тогда
,
где [τ] – допускаемое напряжение на сдвиг склеенных поверхностей, Па.
Расчет на прочность шканта
Кроме этого можно рассчитать прочность шипов, которая зависит от внешнего момента М:
М = 1,57d3 + 1,78d3σ,
где d – диаметр шканта, мм (допустим, диаметр шканта равен 8 мм); σ – нормальное напряжение в шипе (прочность шипа). Предел прочности березы (шкант изготовлен из древесины березы) σ = 595 кгс/см2 (1 кгс/см2 » 100 МПа).
|
|
Тогда
.
Зная М, определяем σ и сравниваем с [σ].
Пример расчета соединения угловой стяжкой на прочность
Данное соединение испытывает нагрузку в случае, когда стол приподнимают, держа за столешницу, или на стол действует раскачивающая нагрузка Q. В первом случае может произойти срез резьбы в футорке или вырыв футорки с винтом из столешницы (рис. 11, а) и срез резьбы в столешнице (рис. 11, б). Во втором случае при действующей нагрузке Q может произойти вырыв футорки из стенки или срез резьбы в стенке при вырыве шурупа.
а б
Рисунок 11 – Соединение угловой стяжкой: а – при помощи винтов и футорок
(1 и 2); б – при помощи шурупов (1 и 2)
В первом случае деталь 2 будет подвергаться растягивающим нагрузкам и крутящим моментом затяжки, а деталь 1 – работать на срез резьбы. Во втором – наоборот.
Расчет винтов, работающих при начальной силе затяжки, можно вести по эквивалентному напряжению:
σ = 1,3σ,
где σ – эквивалентное напряжение растяжения, Па;
,
где F – растягивающая сила, Н; σр – расчетное напряжение растяжения, Па; [σр] – допускаемое напряжение при растяжении, Па.
|
|
Предположим, что масса стола равна 40 кг, а столешница соединяется со столом в четырех точках. Тогда осевая сила F, действующая на одно соединение, равна 10 кг, или 100 Н.
В четырех точках просверлены глухие отверстия, в которые запрессованы футорки из полипропилена ПП-1, в которые вворачиваются винты М6. Предел прочности при растяжении σр полипропилена равен 24,5 МПа:
(МПа);
эквивалентное напряжение σ будет равно
σ = 1,3 × 3,5 = 4,55 (MПа).
Вывод: при предполагаемой нагрузке среза резьбы в полипропиленовой футорке не произойдет.
Расчет резьбы на срез производят по формуле. Скорее всего, произойдет срез резьбы, так как не соблюдается одно из правил – равнопрочность резьбы шурупа и материала стенки.
Расчет клеевого соединения
Для расчета клеевых соединений на сдвиг используется формула
Pmax = Sсклσ, (1)
где Pmax – максимальная сила, которую выдерживает соединение, Н; Sскл – площадь склеиваемой поверхности, м2; σ – предел прочности клея на сдвиг, МПа.
В рассматриваемом случае предел прочности для клея БФ-2 σ = 19,6 МПа.
Площадь склеивания рассчитывают по формуле
SСкл. = hπD,
|
|
где h – высота клеевого шва, мм; D – диаметр вклеиваемой окружности, мм.
Подставив значения, получаем:
Sскл = 12 × 2 × 3,14 × 48 = 3617 (мм2) = 3617 × 10–6 (м2).
Подставив значения в формулу (1), получим значение максимальной силы, выдерживаемой соединением:
Pmax = 3617 × 10–6 × 19,6 × 106 = 70893,2 (Н) = 70,9 (кН).
Вывод: клеевое соединение выдерживает на сдвиг очень большие нагрузки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполнение курсовой работы является завершающим этапом при изучении различных предметов мебели из древесины и древесных материалов. Происходит знакомство с рациональным использованием материалов в процессе проектирования.
Студенты развивают творческое мышление и воображение, реализуя свои проекты сначала в виртуальном виде, как поисковые эскизы, варианты технического и конструктивного решения. Происходит анализ конструкции, выбор материала, способов соединений деталей и узлов, развиваются и закрепляются инженерные и конструкторские навыки.
Список литературы
Основная литература
1. Барташевич, А. А. Конструирование мебели / А. А. Барташевич, С. П. Трофимов. – Минск: Совр. шк., 2006.
Дополнительная литература
1. Бобиков, П. Д. Изготовление столярно-мебельных изделий. – М.: Академия, 2002.
|
|
2. Кузнецов, В. Е. Справочник мебельщика. Конструкции и функциональные размеры. Материалы. Технология производства / В. Е. Кузнецов, Б. И. Артамонов, В. Ф. Савченко, В. Н. Розов; под редакцией В. П. Бухтиярова. – М.: Лесная промышленность, 1985.
3. Уайт Э. Мебель и другие предметы обстановки: иллюстр. справочник / Э. Уайт, Б. Робертсон. – М.: Астрель, 2003.
4. Буглай, Б. М. Технология изделий из древесины / Б. М. Буглай, Н. А. Гончаров. – М., 1985.
5. Костриков, П. В. Производство гнутоклееной мебели. – М.: Лесная промышленность, 1982.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………. | 3 |
1. Общие положения………………………………………………………………………. | 4 |
2. Содержание, состав и объем курсовой работы………………………………………... | 6 |
3. Разработка конструкторской части…………………………………………………….. | 7 |
4. Оформление расчетно-пояснительной записки……………………………………….. | 8 |
4.1. Оформление титульного листа………………………………………………….. | 10 |
5. Разработка конструкции изделия………………………………………………………. | 11 |
5.1. Требования, предъявляемые к предметам мебели…………………………….. | 11 |
5.2. Порядок и методика конструирования мебели………………………………… | 12 |
5.3. Определение размеров изделия…………………………………………………. | 12 |
5.4. Выбор соединений и фурнитуры……………………………………………….. | 20 |
5.5. Описание конструкции изделия………………………………………………… | 21 |
5.6. Технологичность изделий…………………………………………….................. | 22 |
6. Расчет материалов на одно изделие……………………………………………………. | 23 |
6.1. Порядок расчета древесных материалов……………………………………….. | 23 |
6.2. Раскрой плитных и листовых материалов……………………………………... | 23 |
6.3. Спецификация на материалы…………………………………………………… | 29 |
6.4. Расчет клеевых материалов……………………………………………………... | 29 |
6.5. Расчет комплектующих изделий и фурнитуры………………………………... | 31 |
7. Оформление конструкторско-технологической документации……………………... | 32 |
7.1. Номера позиций……………………………………………………….................. | 35 |
7.2. Масштаб чертежей……………………………………………………................. | 35 |
7.3. Последовательность сборки изделия…………………………………………… | 35 |
7.4. Макетирование в процессе проектирования изделия………………................. | 36 |
8. Соединения, применяемые в мебели…………………………………………………... | 37 |
8.1. Соединения сопрягаемых деталей……………………………………………… | 37 |
8.2. Клеевые соединения……………………………………………………………... | 37 |
8.3. Рекомендации по применению предпочтительных посадок для соединения различных материалов…………………………………………………………………….. | 39 |
9. Расчеты соединений………………………………………………………….................. | 48 |
9.1. Расчет столярных соединений…………………………………………………... | 49 |
9.2. Пример расчета соединения угловой стяжкой на прочность............................. | 51 |
9.3. Расчет клеевого соединения…………………………………………………….. | 52 |
Заключение……………………………………………………………………………. | 53 |
Список литературы…………………………………………………………………… | 54 |
Учебное издание
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 950; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!