Berechnung der Öse zum Scheren. Nachweisrechnungen zum Scheren und Zerkleinern. Die Scherspannung in Nieten wird durch die Formel bestimmt

Bolzenschubspannungen im Querschnitt ICH- ICH, Reis. 1, τ s, MPa:

Bei der Ermittlung der zulässigen Spannungen [ τ c ] nach Formel (6) für das Fingermaterial nach Tabelle. 1:

Koeffizient Kτ p wird gemäß Tabelle 3 in Abhängigkeit vom Fingerdurchmesser bestimmt D;

- Koeffizient Kτ n wird gemäß Tabelle 4 bestimmt, vorausgesetzt, die Oberfläche des Fingers ist poliert;

Koeffizient Kτ Zu = 1 wird für die Konstruktion eines Bolzens ohne Schultern oder Rillen in einem gefährlichen Abschnitt akzeptiert;

Koeffizient Kτ bei gemäß der Tabelle ermittelt. 6, Es wird allgemein empfohlen, eine Oberflächenhärtung zu verwenden.

Wenn die Festigkeitsbedingung gemäß Formel (8) nicht erfüllt ist, sollten Sie eine höherwertige Stahlsorte wählen oder den Stiftdurchmesser vergrößern D.

Reis. 4. Teile mit typischen Spannungskonzentrationen: A– Übergang von einer kleineren Größe B zu mehr l, Verrundungsradius R 1 ; B - Querlochdurchmesser D 1

Reis. 5. Berechnungsdiagramm des Scharnierbolzens: A– Diagramm der Scherkräfte; B - Diagramm der Biegemomente

5.2. Berechnung der Fingerbeugung

Unter Berücksichtigung der Unsicherheit der Bedingungen für das Einklemmen eines Fingers in den Wangen und des Einflusses der Fingerablenkung und Verformung der Wangen auf die Verteilung der spezifischen Last ist ein vereinfachtes Konstruktionsdiagramm eines Balkens auf zwei Stützen, der mit zwei konzentrierten Kräften belastet wird übernommen, Abb. 5. Maximale Biegespannungen entstehen in der mittleren Spannweite des Trägers. Spannungen Fingerbeuge, σ und MPa im Schnitt 4-4 , Reis. 5:

σ und = M/W≤[σ und ], (9)

Wo M– Biegemoment in einem gefährlichen Abschnitt, N∙mm:

M = 0,125F max( l+ 2δ );

W – axiales Widerstandsmoment, mm 3:

W = πd 3  / 32  0,1 D  3 ,

l- die Länge des reibenden Teils des Fingers, bestimmt je nach Verhältnis l/d, im Anhang angegeben. und Fingerdurchmesser D, mm, gefunden in Abschnitt 4.1; δ – Augenwandstärke, bestimmt in Abschnitt 6.1;

[σ und ] – zulässige Spannungen beim Biegen entsprechend der Form. (6).

Berechnet mit den Formeln (6) und (9):

- Kσ k – Koeffizient wird gemäß Tabelle bestimmt. 5 unter Berücksichtigung des Spannungskonzentrators – der Querbohrung zur Schmierstoffzufuhr, Abb. 1;

Chancen Kσ P, Kσ n und ZU y wird analog zur Fingerberechnung nach Abschnitt 5.1 vorgegeben.

Wenn die Festigkeitsbedingung gemäß Formel (9) nicht erfüllt ist, sollte der Durchmesser des Stifts vergrößert werden D.

Endgültiger Wert D, angegeben in der Zeichnung, wird aus einer Reihe normaler linearer Abmessungen gemäß GOST 6636-69 auf den nächstgrößeren Standardwert gerundet.

Grundlegendes Konzept. Berechnungsformeln.

Vorlesung 4. Scheren und Zerkleinern.

Zur Verbindung verwendete Teile einzelne Elemente Autos und Gebäudestrukturen– Nieten, Stifte, Bolzen, Dübel – nehmen Belastungen senkrecht zu ihrer Längsachse wahr.

Es gelten die folgenden Annahmen.

1. Im Querschnitt entsteht nur ein innerer Kraftfaktor – die Querkraft Q .

2. Im Querschnitt auftretende Tangentialspannungen werden gleichmäßig über die Fläche verteilt.

3. Erfolgt die Verbindung aus mehreren gleichen Teilen, wird davon ausgegangen, dass diese alle gleich belastet sind.

Scherfestigkeitsbedingung (Berechnung prüfen):

Wo Q – Scherkraft

F durchschn – Schnittfläche einer Schraube oder Niete, D - Durchmesser einer Schraube oder Niete.

[τ durchschn] – Zulässige Scherspannung, abhängig vom Material Verbindungselemente und Betriebsbedingungen der Struktur. Akzeptieren [τ durchschn] = (0,25...0,35)·σ t, wobei σ t die Streckgrenze ist.

Auch wahr: , weil , Wo N– Sicherheitsfaktor (für Stahl gleich 1,5).

Wenn die Dicke der zu verbindenden Teile nicht ausreicht oder das Material der zu verbindenden Teile weicher als das eines Bolzens, Stifts usw. ist, werden die Wände der Löcher zerdrückt und die Verbindung wird unzuverlässig und es kommt zum Zusammenbruch. Beim Einsturz wirken nur Normalspannungen – σ. Die tatsächliche Brechfläche ist ein Halbzylinder, die berechnete Fläche ist die Projektion des Halbzylinders auf die Mittelebene. F cm , Wo D - Durchmesser einer Schraube oder Niete, - Mindestblechdicke (wenn die zu verbindenden Bleche unterschiedliche Dicken haben).

Überprüfungsberechnung zum Schneiden von Verbindungsteilen:

Die folgende Formel ähnelt der Formel (52)

,

Q – Scherkraft gleich groß wie die äußere

Wobei z die Anzahl der Nieten (Bolzen) ist

ich– Anzahl der Scheiben (entspricht der Anzahl der verbundenen Blätter minus eins)

[τ ] = zulässige Schubspannung. Hängt von der Marke des Nietmaterials und den Betriebsbedingungen der Struktur ab.

Berechnung zur Quetschung verbundener Teile prüfen:

, (53)

Wobei d der Durchmesser des Niets (Bolzens) ist

Minimale Dicke Blatt

z– Anzahl der Nieten (Bolzen)

Zulässige Normalspannung beim Quetschen verbundener Teile.

Berechnung auf Bruch verbundener Teile prüfen:

, (54)

Wo ( c - z d) – Blechbreite ohne Nieten

Mindestblechdicke

Zulässige Normalspannung beim Bruch des verbundenen Teils.

Die Berechnung erfolgt für den Bereich, in dem die maximale Anzahl an Verbindungsteilen (Nieten, Stifte, Bolzen usw.) vorhanden ist.

Konstruktionsberechnung (Bestimmung der Anzahl der Nieten).

, (55)

(56)

Wählen Sie die maximale Anzahl an Nieten.

Ermittlung der maximal zulässigen Belastung.

, (57)

, (58)

Wählen Sie von den beiden Werten die kleinste Belastung aus.

Zugkraft R=150 Kn.,

zulässige Schubspannung

zulässige Lagerbelastung

zulässige Zugspannung ,

Gesamtzahl der Nieten z=5 Stk. (in einer Reihe sind es 3, in der anderen 2),

Nietdurchmesser.

Scher- und Quetschberechnungen

Beispiel 1

Durch Krafteinwirkung gedehnter Rundstab F = 180 kN befestigt mit einem rechteckigen Stift auf das Teil aufstecken (Abb. 1). Bestimmen Sie aus den Bedingungen der Zugfestigkeit, Scherung und Zerkleinerung des Stahls den Durchmesser des Stabes D, die erforderliche Länge A sein Schwanzteil sowie die Querschnittsabmessungen des Schecks T Und H ohne Berücksichtigung seiner Biegearbeit. Zulässige Belastungen: [ σ ð] = 160 MPa, [ τ durchschn] = 100 MPa, [ σ cm] = 320 MPa.

Abb.1

Lösung.

Stab unter Gewalt F Spannung erfährt, ist der geschwächte Abschnitt der Abschnitt der Stange, der durch den Stift verläuft. Seine Fläche wird als Differenz zwischen den Flächen eines Kreises und eines Rechtecks ​​bestimmt, dessen eine Seite gleich der Breite des Schecks ist T, und der zweite kann gleich dem Durchmesser des Stabes angenommen werden D.. Dieser Bereich ist in (Abb. 1, g) dargestellt.

Je nach Zugfestigkeitszustand

Bestimmen Sie die Dehnungsfläche durch Ersetzen N=F, wir haben:

gleichsetzen (1) Wir erhalten die erste Gleichung. Im Schaft der Stange kann unter dem Druck des Stiftes ein Bereich eingeschnitten werden Ein Mi = 2(A-H)∙ D. Aus der Bedingung der Scherfestigkeit

Bestimmen Sie den Schnittbereich des Schafts

daher 2( A-H)· D= 1800(2) erhalten wir die zweite Gleichung.

Basierend auf der Bedingung, dass der Schnitt des Stabes und der Karos gleich der Festigkeit ist, bestimmen wir die Schnittfläche des Karos, die definiert ist als Ein 2sr= 2H∙ T und sind gleich Ein 1sr diese. Ein 2av =Ein 1sr, also erhalten wir die dritte Gleichung 2 H∙ t = 1800(3).

Unter Gewalt F prüfen, Druck ausüben Innenteil Der Stab bewirkt, dass der Stab über dem Bereich zusammenbricht A cm = DT.

Bestimmen Sie die Knautschfläche:

Somit erhalten wir vier Gleichungen zur Bestimmung des Stabdurchmessers D, Schaftlänge A und Querschnittsabmessungen von Schecks T Und H:

2(A-H)∙ D = 1800(4)

2H∙ t = 1800

D∙ T = 56,25

Setzen wir stattdessen in die erste Gleichung von System (4) ein D∙ T= 56,25, wir erhalten:

– 56,25 = 1125 oder = 1125 + 56,25 = 1687,5

von hier diese. d = 46,4mm

Weil D∙ T=56,25,;T = 12,1 mm .

Aus der dritten Gleichung des Systems (4) ermitteln wir H.

2H∙ t = 1800, von hier aus; H = 74,3 mm .

Aus der zweiten Gleichung des Systems (4) ermitteln wir A.

2(Ah) ∙ D = 1800

(Ah) = 900, von hier aus

Also, A = 93,7 mm.

Beispiel Nr. 2

Überprüfen Sie die Zugfestigkeit der Stange und die Schraube auf Scherung und Quetschung, wenn Kraft auf die Stange ausgeübt wird F = 60 kN, Abmessungen sind in (Abb. 2) angegeben, mit zulässigen Spannungen: Zug [ σ ð] = 120 MPa, für Scherung [ τ durchschn] = 80 MPa, bei Kompression [ σ cm] = 240 MPa.

Reis. 2

Lösung.

Wir ermitteln, welche Verformungen die Verbindungsteile erfahren. Unter Gewalt F Durchmesser der Stahlstange D und Auge mit Außendurchmesser D 1 und intern D 2 Spannung erfahren wird, ist der Traktionsbereich ein Kreis mit einer Fläche

im durch das Loch geschwächten Auge D 2 Es kann zu einem Bruch in einem bestimmten Bereich kommen A 2р =(D 1 –D 2)∙ V. Verwendung von Zugfestigkeitsbedingungen

Überprüfung der Zugfestigkeit; Weil N=F, Das

diese. der Schub erfüllt die Festigkeitsbedingung.

Zugspannung im Auge;

Die Festigkeit der Öse ist gewährleistet.

Bolzendurchmesser D 2 erfährt eine Scherung entlang zweier Ebenen, die jeweils gleich der Querschnittsfläche des Bolzens sind, d.h.

Aus der Scherfestigkeitsbedingung:

Der innere Teil des Auges übt Druck auf die Oberfläche des Bolzens aus, sodass die zylindrische Oberfläche des Bolzens flächendeckend einer Kompression ausgesetzt ist Ein cm = D 2 · in.

Wir prüfen die Festigkeit des Bolzens auf Quetschung

Beispiel Nr. 3

Bolzendurchmesser D = 100mm, unter Spannung arbeitend, legt seinen Kopf auf das Blatt (Abb. 3). Kopfdurchmesser bestimmen D und seine Höhe H, wenn die Zugspannung im Bolzenabschnitt σ ð= 100 N/mm 2, Auflagekraft im Bereich der Kopfauflage σ cm= 40 N/mm 2 und Kopfscherspannung τ durchschn= 50 N/mm².

Abb. 3

Lösung.

Zu Beginn der Problemlösung ist zu ermitteln, welche Verformungen die Bolzenstange und ihr Kopf erfahren, um dann die entsprechenden berechneten Abhängigkeiten nutzen zu können. Wenn Sie den Durchmesser der Schraube verringern D Dies kann zum Bruch führen, wenn der Bolzenschaft unter Spannung steht. Die Querschnittsfläche, entlang der ein Bruch auftreten kann (Abb. 3, c). Reduzierung der Kopfhöhe H Wenn die Festigkeit des Stangenkopfes nicht ausreicht, kommt es zu einem Schnitt entlang der Seitenfläche des Zylinders mit einer Höhe H und Durchmesser D(Abb. 3, a). Schnittbereich Ein Mi = π· DH.

Wenn der Kopfdurchmesser abnimmt D, dann Kraft wahrnehmen F, kann die tragende Ringfläche des Stabkopfes zusammenbrechen. Knautschbereich (Abb. 3, b).

Daher muss die Berechnung entsprechend den Bedingungen der Zug-, Scher- und Druckfestigkeit durchgeführt werden. Dabei ist eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten, d.h. Beginnen Sie die Berechnung mit der Bestimmung derjenigen Kraftfaktoren oder Abmessungen, die nicht von anderen ermittelten Größen abhängen. Bei diesem Problem beginnen wir mit der Bestimmung der inneren Kraft Ν , die betragsmäßig gleich der Scherkraft ist Q Kraft, die auf den Bolzen ausgeübt wird F.

Aus dem Zugfestigkeitszustand

Bestimmen Sie die Stärke N, die betragsmäßig gleich der Kraft ist Q =F.

Gewalt

Aus der Bedingung der Scherfestigkeit Bestimmen Sie die Höhe des Kopfes

Bolzen, weil Q =F, Das, , Aber Ein av =π dh, Deshalb .

Den Durchmesser der Auflagefläche des Schraubenkopfes ermitteln wir aus dem Zustand seiner Druckfestigkeit

Antwort: h = 50mm,D = 187 mm.

Beispiel Nr. 4

Bestimmen Sie, welche Kraft F(Abb. 4) Zum Stanzen in ein dickes Stahlblech muss der Stempel auf den Stempel aufgebracht werden T = 4 mm, Größe V× H= 10× 15 wenn die Scherfestigkeit des Blattmaterials τ pch= 400 MPa. Bestimmen Sie außerdem die Druckspannung im Stempel.

Abb.4

Lösung.

Unter Gewalt F Das Versagen des Plattenmaterials trat an vier Oberflächen auf, als die tatsächliche Spannung die Zugfestigkeit erreichte τ pch beim Schneiden. Daher ist es notwendig, das Innere zu bestimmen Q und eine gleiche äußere Kraft F nach bekannten Spannungen und Abmessungen h, in Und T Bereich verformbarer Abschnitte. Und diese Fläche ist die Fläche von vier Rechtecken: zwei mit Abmessungen H× T und zwei mit Größen V× T.

Auf diese Weise, Ein Mi = 2· Ht+ 2· V·T = 2T(h + in) = 2·4·(15+10) = 200 mm 2.

Scherung Scherspannung Scherung

aber seit Q =F ;

F=𝜏 pch∙ Ein Durchschnitt= 400·200 = 80000 N = 80 kN;F= 80 kN

Druckspannung im Stempel

Antwort: F =80kN; σ komprimieren= 533,3 MPa.

Beispiel Nr. 5

Holzbalken mit quadratischem Querschnitt, A= 180 mm (Abb. 5) an zwei horizontalen Rechteckträgern aufgehängt und mit Zugkraft belastet F= 40 kN. Zur Befestigung an horizontalen Trägern werden im Träger zwei maßgerechte Aussparungen angebracht V = 120 mm. Bestimmen Sie die Zug-, Scher- und Druckspannungen, die in gefährlichen Abschnitten des Trägers auftreten, wenn Mit = 100 mm.

Abb.5

Lösung.

Unter Gewalt F In einem beidseitig durch Kerben geschwächten Balken entsteht die Zugspannung σ. In einem gefährlichen Abschnitt, dessen Ausmaße Ein r = V∙ a = 120∙ 180 = 21600 mm 2. Normalspannung σ unter Berücksichtigung der inneren Kraft N im Querschnitt ist gleich der äußeren Kraft F entspricht:

Scherspannung τ sk entstehen in zwei gefährlichen Abschnitten durch den Druck horizontaler Balken vertikaler Balken, unter dem Einfluss von Gewalt Q =F. Diese Bereiche liegen in einer vertikalen Ebene, ihrer Größe Ein Sk 2∙s∙ a =2∙ 100∙ 180=36000 mm 2.

Wir berechnen die Schubspannungen, die auf diese Bereiche wirken:

Kollabierender Stress σ cm entsteht durch Krafteinwirkung F in zwei gefährlichen Abschnitten des vertikalen Balkens im oberen Teil der horizontalen Balken, wodurch Druck auf den vertikalen Balken ausgeübt wird. Ihr Wert wird bestimmt Ein cm =a∙ (a-c) = 180∙ (180-120) =180∙ 60 = 10800 mm 2.

Kollabierender Stress

Beispiel Nr. 6

Definieren erforderliche Abmessungen„gerade Zahn“-Schnitte. Der Anschluss ist in (Abb. 6) dargestellt. Quadratischer Balkenquerschnitt, Zugkraft F = 40 kN. Die zulässigen Spannungen für Holz betragen folgende Werte: Zug [ σ ð]= 10 MPa, zum Zerspanen [ τ sk]= 1MPa, zum Zerkleinern [ σ cm] = 8 MPa.

Abb.6

Lösung.

Elementkameraden Holzkonstruktionen– Die Festigkeit der Kerben wird auf der Grundlage der Betriebsbedingungen unter Spannung, Abplatzen und Quetschen berechnet. Mit ausreichender Stärke F Wenn man mit einem geraden Zahn auf die Kerbe einwirkt (Abb. 6), kann es zu Spaltungen entlang von Abschnitten kommen de Und mn Entlang dieser Abschnitte entstehen Tangentialspannungen, deren Größe unter der Annahme ihrer gleichmäßigen Verteilung über die Querschnittsfläche bestimmt wird. Querschnittsfläche de oder mn Fragen= a ∙s.

Die Festigkeitsbedingung hat die Form:

а·с = 4000 mm 2(1)

In der vertikalen Zahnwand auf der Plattform M e es kommt zu einer Quetschverformung. Querschnittsfläche, über die ein Kollaps erfolgen kann Ein cm = in ∙ a.

Aus der Druckfestigkeitsbedingung:

wir haben bzw in einem = 5000mm 2 (2)

Basierend auf den unterschiedlichen Stärken der Teile A Und IN, ihr Bruch kann entlang eines Abschnitts erfolgen, dessen Fläche beträgt.

Die Zugfestigkeitsbedingungen sind:

Als Ergebnis erhalten wir ein Gleichungssystem: 1, 2, 3.

A∙s = 4000

V∙ a = 5000

Nachdem wir die Transformation in der dritten Gleichung des Systems (4) durchgeführt haben, erhalten wir:

A∙s = 4000

V∙ a = 5000 (4 ’)

a 2 - a ∙ in = 8000

Gleichung (3) des Systems (4 ’) nimmt die Form an ein 2 = 8000+a∙ in= 8000+5000 = 13000 von hier A = = 114 mm ;

aus Gleichung (2) des Systems (4’)

aus Gleichung (1) des Systems (4’)

Antwort: a = 114 mm;in = 44 mm;c = 351 mm.

Beispiel Nr. 7

Die Verbindung des Sparrenschenkels mit der Verspannung erfolgt über eine stirnseitige Kerbe (Abb. 7). Bestimmen Sie die erforderlichen Abmessungen ( x, x 1,j), wenn die Druckkraft in der Strebe gleich ist F= 60 kN, Neigungswinkel der Abdeckung α = 30 o, Querschnittsabmessungen der Balken H= 20 cm,V = 10 cm. Zulässige Spannungen werden angenommen: für Zug und Druck entlang der Fasern [σ] = 10 MPa, zum Zerkleinern quer zur Faser [ σ cm ] = 8 MPa, zum Zerkleinern entlang der Fasern [σ 90 ] = 2,4 MPa und zum Spanen entlang der Fasern [ τ sk ] = 0,8 MPa. Überprüfen Sie auch die Druckfestigkeit des Sparrenschenkels und die Zugfestigkeit im geschwächten Bereich des Abschnitts.

Abb.7

Lösung.

Wir bestimmen die Kräfte, die entlang der Schnittebenen wirken. Dazu verteilen wir die Kraft F zur vertikalen Komponente F 1 und horizontale Komponente F 2,wir bekommen

F 1 =FSünde𝛼 = 60∙ 0,5 = 30 kN.

F 2 =Fcos𝛼 = 60∙ 0,867 = 52,02 kN.

Diese Kräfte werden durch die Reaktion des Trägers ausgeglichen R = F 1 und Zugkraft beim Anziehen N=F 2. Gewalt F 1 bewirkt eine Kompression der Straffung entlang der Auflagefläche auf dem Stützpolster (senkrecht zu den Fasern). Bedingungen für die Kollapsfestigkeit:

von wo, weil Ein cm =x 1∙ V,Das

Strukturell wird es viel mehr akzeptiert. Schnitttiefe j Wir bestimmen aus der Bedingung, dass die Kraft F 2 verursacht Quetschungen entlang des vertikalen Schubs und der Plattform Ein cm = y ∙ in am Kontaktpunkt des Endes des Konstruktionsschenkels mit der Verschraubung. Aus der Bedingung der Druckfestigkeit ergibt sich:

Weil Ein cm =bei · V , Das .

Das Ende der Krawatte erfährt unter dem Einfluss derselben horizontalen Kraft ein Absplittern entlang der Fasern F 2. Länge X Die über die Kerbe hinausragende Spannung ermitteln wir aus dem Zustand der Spanfestigkeit:

Weil τ sk = 0,8 MPa, . Scherbereich Fragen = in ∙ x

Somit, V∙ X = 65000, von wo

Lassen Sie uns die Druckfestigkeit des Konstruktionsbeins überprüfen:

Überprüfen wir die Anzugskraft im geschwächten Bereich:

diese. Festigkeit ist garantiert.

Beispiel Nr. 8

Bestimmen Sie die durch die Kraft verursachte Zugspannung F = 30 kN im durch drei Nieten geschwächten Abschnitt von Stahlbändern sowie Scher- und Quetschspannungen in den Nieten. Anschlussmaße: Streifenbreite A = 80 mm, Blechdicke δ = 6 mm, Nietdurchmesser D = 14 mm(Abb. 8).

Abb.8

Lösung.

Die maximale Zugspannung tritt im Streifen entlang des Abschnitts 1-1 (Abb. 8, a) auf, der durch drei Löcher für Nieten geschwächt ist. In diesem Abschnitt gibt es eine innere Kraft N, gleich groß wie die Kraft F. Die Querschnittsfläche ist in (Abb. 8, d) dargestellt und beträgt Ein p = ein∙𝛿 – 3∙ D∙ 𝛿 = 𝛿∙ (A- 3D).

Spannung im gefährlichen Abschnitt 1-1:

Ein Schnitt entsteht durch die Wirkung zweier Gleicher interne Kräfte, in entgegengesetzte Richtungen gerichtet, senkrecht zur Achse der Stange (Abb. 8, c). Die Schnittfläche einer Niete entspricht der Fläche des Kreises (Abb. 8e), der Schnittfläche des gesamten Abschnitts, wo N– Anzahl der Nieten, in diesem Fall n= 3.

Wir berechnen die Scherspannung in den Nieten:

Der Druck vom Loch im Blech wird entlang der Seitenfläche des Halbzylinders (Abb. 8, e) auf die Nietstange übertragen, wobei die Höhe der Blechdicke δ entspricht. Um die Berechnung zu vereinfachen, wird herkömmlicherweise anstelle der Oberfläche des Halbzylinders die Projektion dieser Oberfläche auf die diametrale Ebene als geknautschte Fläche verwendet (Abb. 8, e), d. h. Fläche eines Rechtecks efck , gleich D𝛿 .

Wir berechnen die Druckspannung in den Nieten:

Also σ R = 131,6 MPa,τ Heiraten = 65 MPa,σ cm = 119 MPa.

Beispiel Nr. 9

Der aus zwei Kanälen Nr. 20 bestehende Halsstab wird mit Nieten des berechneten Durchmessers mit dem Formblech (Kopftuch) der Fachwerkbaugruppe verbunden d = 16mm(Abb.9). Ermitteln Sie die erforderliche Anzahl Nieten bei zulässigen Spannungen: [ τ Heiraten ] = 140 MPa;[σ cm ] = 320MPa;[σ R ] = 160MPa. Überprüfen Sie die Stärke der Stange.

Abb.9

Lösung.

Wir bestimmen die Querschnittsabmessungen des Kanals Nr. 20 gemäß GOST 8240-89 A= 23,4 cm 2, Kanalwandstärke δ = 5,2 mm. Aus der Bedingung der Scherfestigkeit

Wo Q Mi – Scherkraft: mit mehreren gleichen Verbindungsteilen Q av =F/ich ( – Anzahl der Nieten; Und mitP– Schnittfläche einer Niete; [ τ Heiraten ] – zulässige Schubspannung, abhängig vom Material der Verbindungselemente und Betriebsbedingungen der Bauwerke.

Bezeichnen wir z ist die Anzahl der Schnittebenen der Verbindung, die Schnittfläche einer Niete, dann folgt aus der Festigkeitsbedingung (1) die zulässige Kraft auf eine Niete:

Hier wird z = 2 angenommen, weil Doppelschernieten.

Aus dem Zustand der Druckfestigkeit

Wo Ein cm = D∙ 𝛿 zu

𝛿 k – Dicke des geformten Blattes (Kopftuch). D– Durchmesser der Niete.

Lassen Sie uns die zulässige Kraft pro Niet ermitteln:

Zwickelstärke 9 mm weniger als die doppelte Dicke des Kanals 10.4 mm Daher wurde es als berechnet akzeptiert.

Die erforderliche Anzahl an Nieten ergibt sich aus dem Druckfestigkeitszustand, da .

Bezeichnen wir N– Anzahl der Nieten also wir akzeptieren N=12.

Wir prüfen die Zugfestigkeit der Stange. Der gefährliche Abschnitt wird Abschnitt 1-1 sein, da in diesem Abschnitt die größte Stärke F, und die Flächen in allen geschwächten Abschnitten sind gleich, d.h. , Wo A = 23,4 cm 2 Querschnittsfläche eines Kanals Nr. 20 (GOST 8240-89).

Dadurch ist die Festigkeit der Kanäle gewährleistet.

Beispiel Nr. 10

Gang A mit der Welle verbunden IN Passfeder (Abb. 10). Vom Zahnrad wird auf eine Welle mit einem Durchmesser übertragen D =40 mm Moment M = 200 Nm. Länge bestimmen ℓ Passfeder, wobei zu berücksichtigen ist, dass die zulässigen Spannungen des Passfedermaterials gleich sind: Scherung [ τ Heiraten ] = 80 MPa und zum Zerkleinern [ σ cm ] = 140MPa(Maße in der Abbildung sind in mm).

Abb.10

Lösung.

Ermittlung des Aufwandes F, indem man von der Seite der zu verbindenden Teile auf den Schlüssel einwirkt. Das auf die Welle übertragene Moment ist gleich , wo D- Wellendurchmesser. Wo . Es wird davon ausgegangen, dass der Aufwand F gleichmäßig über den Schlüsselbereich verteilt, wo ℓ - Länge des Schlüssels, H- seine Höhe.

Die zur Sicherstellung seiner Festigkeit erforderliche Länge des Schlüssels kann aus der Scherfestigkeitsbedingung ermittelt werden

und Druckfestigkeitsbedingungen

Die Länge des Schlüssels ermitteln wir aus der Bedingung der Scherfestigkeit, da der Schnitt flächig erfolgt Ein Mi = in ℓ, Das ;

Aus der Festigkeitsbedingung (2) für die Zerkleinerung ergibt sich:

Um die Stärke der Verbindung sicherzustellen, muss die Länge des Schlüssels gleich dem größeren der beiden erhaltenen Werte genommen werden, d.h. ℓ= 18mm.

Beispiel Nr. 11

Die Gabelkurbel wird mit einem Zylinderstift (Abb. 11) an der Welle befestigt und mit Kraft belastet F=2,5 kN.Überprüfen Sie die Festigkeit der Stiftverbindung auf Scherung und Quetschung, wenn [ τ Heiraten ] = 60 MPa und [ σ cm ] = 100MPa.

Abb.11

Lösung.

Zuerst müssen Sie die Größe der Kraft bestimmen F 1, gewaltsam auf den Stift übertragen F, an der Kurbel befestigt. Es ist klar, dass M=F∙ H gleich dem Moment.

Überprüfen Sie die Festigkeit des Stifts auf Abscheren unter Krafteinwirkung F 1. Im Längsschnitt des Stiftes entsteht eine Schubspannung, deren Größe durch die Formel wo bestimmt wird Ein Mi = D∙ ℓ

Zylindrische Stiftoberfläche unter Krafteinwirkung F 1 ist einer Quetschung ausgesetzt. Kontaktfläche, über die Kraft übertragen wird F 1, stellt einen vierten Teil der Oberfläche des Halbzylinders dar, da als Fangfläche der Quetschfläche die Projektionsfläche der Kontaktfläche auf die diametrale Ebene verstanden wird, d.h. dℓ, Das Ein cm = 0,5∙ D∙ ℓ.

Somit ist die Festigkeit der Stiftverbindung gewährleistet.

Beispiel Nr. 12

Berechnen Sie die Anzahl der Nieten anhand des Durchmessers D= 4 mm erforderlich, um zwei Bleche mit zwei Auflagen zu verbinden (siehe Abb. 12). Das Material für Bleche und Nieten ist Duraluminium Rbs = 110 MPa, Rb R = 310 MPa. Gewalt F= 35 kN, Anschluss-Betriebsbedingungen-Koeffizient γ b = 0,9; Dicke von Blechen und Auflagen T= 2 mm.

Abb.12

Lösung.

Verwendung von Formeln

Wir berechnen die benötigte Anzahl an Nieten:

aus dem Zustand der Scherfestigkeit

vom Zustand der Druckfestigkeit

Aus den erhaltenen Ergebnissen wird deutlich, dass in diesem Fall der Zustand der Druckfestigkeit entscheidend war. Sie sollten also 16 Nieten nehmen.

Beispiel Nr. 13

Berechnen Sie die Befestigung der Stange am Knotenblech (siehe Abb. 13) mit Schrauben des Durchmessers D= 2 cm. Ein Stab, dessen Querschnitt aus zwei gleichen gleichschenkligen Winkeln besteht, wird durch Kraft gedehnt F= 300 kN.

Das Material des Knotenblechs und der Schrauben ist Stahl, für den die berechneten Widerstände gleich sind: Zug R bt = 200 MPa , zum Schneiden Rbs = 160 MPa, im Kollaps Rb R = 400 MPa, Anschluss-Betriebsbedingungen-Koeffizient γ b = 0,75. Berechnen Sie gleichzeitig die Dicke des Knotenblechs und weisen Sie diese zu.

Abb.13

Lösung.

Zunächst ist es notwendig, die Anzahl der gleichschenkligen Winkel zu ermitteln, aus denen der Stab besteht, und so die erforderliche Querschnittsfläche zu bestimmen Ein ang aus dem Zugfestigkeitszustand

Unter Berücksichtigung der bevorstehenden Schwächung der Stange durch die Löcher für die Bolzen ist diese zur Querschnittsfläche hinzuzurechnen Ein ang 15%. Die resultierende Querschnittsfläche A= 1,15∙ 20 = 23 cm 2 entspricht gemäß GOST 8508–86 (siehe Anhang) einem symmetrischen Abschnitt aus zwei gleichschenkligen Ecken mit den Abmessungen 75 × 75 × 8 mm.

Wir berechnen den Schnitt. Mit der Formel ermitteln wir die benötigte Anzahl an Schrauben

Nachdem wir uns für diese Schraubenanzahl entschieden haben, bestimmen wir die Dicke δ des Knotenblechs anhand der Tragfähigkeitsbedingung

Richtungen

1. Die Ausrichtung der Linie zum Anbringen von Bolzen (Nieten) in einer Reihe wird aus der Bedingung bestimmt: m =B/ 2 + 5 mm.

In unserem Beispiel (Abb. 13)

M= 75/2 + 5 = 42,5 mm.

2. Der Mindestabstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Schrauben wird gleich angenommen l= 3D. Im betrachteten Problem haben wir

l= 3∙20 = 60 mm .

3. Abstand von den äußeren Schrauben zur Verbindungsgrenze l/ gleich 0,7 angenommen l. In unserem Beispiel l/= 0,7l= 0,7∙60 = 42 mm .

4. Wenn Bedingung b ≥12 cm erfüllt ist, werden Bolzen (Nieten) in zwei Reihen im Schachbrettmuster gesetzt (Abb. 14).

Abb.14

Beispiel Nr. 14

Definieren erforderliche Menge Nieten mit einem Durchmesser von 20 mm, um zwei Bleche mit einer Dicke von 8 mm und 10 mm zu überlappen (Abb. 15). Gewalt F Die Zugkraft der Verbindung beträgt 200 kN. Zulässige Spannungen: Scherung [τ] = 140 MPa, Quetschung [ σ c] = 320 MPa.

Per Schicht nennt man Belastung, bei der im Querschnitt des Balkens nur ein innerer Kraftfaktor auftritt – die Querkraft.

Betrachten wir einen Balken, auf den zwei gleich große und entgegengesetzt gerichtete Kräfte wirken (Abb. 20). Diese Kräfte wirken senkrecht zur Balkenachse und der Abstand zwischen ihnen ist vernachlässigbar. Sind diese Kräfte ausreichend stark, kommt es zur Scherung.

Die linke Körperseite ist entlang eines bestimmten Abschnitts von der rechten getrennt AB. Die der Scherung vorausgehende Verformung, die in einer Verformung der rechten Ecken eines Elementarquaders besteht, wird als Scherung bezeichnet. In Abb. 20, B Dargestellt ist die Scherung, die im Parallelepiped vor dem Schnitt auftritt; Rechteck ein Bett verwandelt sich in ein Parallelogramm ein Bett". Größe SS K , zu dem der Querschnitt CD relativ zum angrenzenden Abschnitt verschoben ab, heißt absolute Verschiebung. Der Winkel Y, um den sich die rechten Winkel des Parallelepipeds ändern, wird als relative Verschiebung bezeichnet.

Reis. 20. Scherverformungsschema: A) auf den Balken wirkende Scherkräfte; b) Verformung des Balkenelements ein Bett

Aufgrund der geringen Verformungen ist der Winkel U kann wie folgt definiert werden:

Offensichtlich in der Rubrik AB Von den sechs inneren Kraftfaktoren entsteht nur eine Querkraft Q, gleich der Kraft F:

Diese Scherkraft Q verursacht nur das Auftreten von Scherspannungen, d.h.

Ein ähnliches Bild ist bei Teilen zu beobachten, die zur Verbindung einzelner Maschinenelemente dienen – Nieten, Stifte, Bolzen usw., da sie in vielen Fällen Belastungen senkrecht zu ihrer Längsachse wahrnehmen.

Querbelastungen in diesen Teilen treten insbesondere bei Zug (Druck) der verbundenen Elemente auf. In Abb. 21 zeigt Beispiele für Stift- (a), Niet- (b), Bolzen- (c) und Keilverbindungen (d). Die gleiche Art der Belastung von Verbindungsteilen tritt auch bei der Drehmomentübertragung auf, beispielsweise bei der Verbindung eines Zahnrads mit einer Welle über einen Stift, der bei der Drehmomentübertragung vom Zahnrad auf die Welle (oder umgekehrt) eine Last senkrecht dazu trägt seine Achse.

Reis. 21.

A) Stift; B) Niet; V) verschraubt; G) kodiert

Die tatsächlichen Betriebsbedingungen der betrachteten Teile sind komplex und hängen maßgeblich von der Herstellungstechnologie einzelner Strukturelemente und deren Montage ab.

Praktische Berechnungen dieser Details sind sehr bedingt und basieren auf den folgenden Grundannahmen:

• 1. Im Querschnitt entsteht nur ein innerer Kraftfaktor – die Querkraft Q.
• 2. Im Querschnitt auftretende Tangentialspannungen werden gleichmäßig über die Fläche verteilt.
• 3. Erfolgt die Verbindung durch mehrere gleiche Teile (Schrauben etc.), wird davon ausgegangen, dass diese alle gleich belastet sind.

Die Zerstörung von Verbindungselementen (bei unzureichender Festigkeit) erfolgt durch deren Schnitt entlang einer Ebene, die mit der Kontaktfläche der zu verbindenden Teile zusammenfällt (siehe Abb. 21.6). Daher sagt man, dass diese Elemente auf Scherung arbeiten, und die in ihrem Querschnitt auftretenden Scherspannungen werden auch genannt Scherspannungen und bezeichnen t av.

Basierend auf den oben formulierten Annahmen erhalten wir nächste Bedingung Schiere Stärke:

Wo g S r- berechnete Scherspannung, die im Querschnitt des zu berechnenden Teils auftritt; Q- Scherkraft, die zum Abscheren von Verbindungselementen (Bolzen, Nieten usw.) führt; [t sr]- zulässige Schubspannung, abhängig vom Material der Verbindungselemente und den Betriebsbedingungen des Bauwerks; ZA cp- Gesamtschnittfläche: LA cp - A cp t(Hier Ein Mi- Schnittfläche eines Verbindungselements; z- Anzahl der Verbindungselemente; / - Anzahl der Schnittebenen in einem Verbindungselement).

Im Maschinenbau werden bei der Berechnung von Stiften, Bolzen, Schlüsseln usw. berücksichtigt [T avg] = (0,5...0,6)*[o] – für Kunststoffe und [x cf] = (0,8... 1,0)-[A]- für zerbrechliche Materialien. Kleinere Werte werden mit geringer Bestimmungsgenauigkeit angenommen effektive Belastungen und die Möglichkeit einer nicht streng statischen Belastung.

Formel (30) ist die Abhängigkeit für Verifizierungsberechnung Scherverbindungen. Je nach Problemstellung kann daraus die zulässige Belastung oder die erforderliche Querschnittsfläche (Auslegungsberechnung) ermittelt werden.

Die Schubberechnung stellt die Festigkeit der Verbindungselemente sicher, garantiert jedoch nicht die Zuverlässigkeit der Struktur (Baugruppe) als Ganzes. Wenn die Dicke der zu verbindenden Elemente nicht ausreicht, werden die Drücke, die zwischen den Wänden ihrer Löcher und den Verbindungsteilen entstehen, unzulässig groß. Dadurch werden die Wände der Löcher zerdrückt und die Verbindung wird unzuverlässig. Wenn die Formänderung des Lochs erheblich ist (bei hohen Drücken) und der Abstand von seiner Mitte zum Rand des Elements gering ist, kann ein Teil des Elements abgeschnitten (herausgestochen) werden.

Dabei Drücke, die zwischen den Oberflächen von Löchern und Verbindungsteilen entstehen(Abb. 22, a) bei normalerweise aufgerufen Druckbeanspruchungen und bezeichne sie als Os*. Dementsprechend wird eine Berechnung, die die Auswahl solcher Abmessungen von Teilen gewährleistet, bei denen es zu keiner wesentlichen Verformung der Lochwände kommt, als Einsturzberechnung bezeichnet. Die Verteilung der Lagerspannungen auf der Kontaktfläche der Teile ist sehr unsicher (Abb. 22, B) und hängt weitgehend vom Spalt (im unbelasteten Zustand) zwischen den Lochwänden und dem Bolzen (Niete usw.) ab.

Reis. 22. Druckübertragung auf die Nietstange: A) generelle Form Nietverbindung; B) Spannungsverteilung entlang der Mantellinie; V) Nietenquetschbereich

Auch die Berechnung der Quetschung ist bedingt und erfolgt unter der Annahme, dass die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilen gleichmäßig über die Kontaktfläche verteilt sind und an allen Punkten normal zu dieser Fläche stehen.

Die entsprechende Berechnungsformel hat die Form

Wo F- Quetschlast; 1A SM - insgesamt zerknitterte Fläche; [[ein cm = (2,..2,5)-[[a c] – zulässige Druckspannung des Kontaktmaterials, dessen Festigkeit geringer ist.

Hinter berechnete Fläche Quetschen bei Kontakt entlang der Ebene (Abb. 21, G) Nehmen Sie den tatsächlichen Kontaktbereich Ein cm = 1-1, wobei / die Größe des Schlüssels in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist; bei Kontakt auf einer zylindrischen Oberfläche (siehe Abb. 21, a, b, c und Abb. 22, a, c) Die berechnete Fläche wird als Projektionsfläche der Kontaktfläche auf die Mittelebene genommen, d.h. A cm = d-d. Mit unterschiedlichen Dicken der verbundenen Teile in Berechnungsformel sollte ersetzt werden d„i„. Gesamter Quetschbereich ?Ein SM = ACM-z(wobei z die Anzahl der Verbindungselemente ist).

Wie bereits erwähnt, in einigen Ausführungen Verbindungsteile(Stifte, Schlüssel) arbeiten zum Schneiden entlang von Längsschnitten (siehe Abb. 21, d); Die Voraussetzungen für die Berechnung und deren Methodik bleiben die gleichen wie beim Schneiden entlang von Querschnitten.

Zusätzlich zu Berechnungen für Scherung und Zerkleinerung ist dies erforderlich Überprüfung der Zugfestigkeit der verbundenen Elemente entlang des geschwächten Abschnitts. In diesem Fall wird die Querschnittsfläche unter Berücksichtigung der Schwächung berücksichtigt:

Wo Und das ist es - Bereich des geschwächten Abschnitts.

In Abb. 23 zeigt eine Schraubverbindung. Befugnisse F neigen dazu, die Blätter relativ zueinander zu verschieben. Dies wird durch einen Bolzen verhindert, auf den von der Seite jedes Blechs entlang der Kontaktfläche verteilte Kräfte übertragen werden, deren Resultierende gleich sind F. Diese Kräfte neigen dazu, den Bolzen entlang der Trennebene der Bleche zu zerschneiden T- l, da in diesem Abschnitt die maximale Seitenkraft wirkt Q = F.

Unter der Annahme, dass die Tangentialspannungen gleichmäßig verteilt sind, erhalten wir

Reis. 23. Schraubverbindung: A) generelle Form; B) Quetschbereich

Somit ergibt sich die Form der Schraubenscherfestigkeitsbedingung

Den Bolzendurchmesser finden Sie hier:

Bei der Berechnung dieses Schraubverbindung Es ist zu berücksichtigen, dass die Belastungen, die auf die Verbindungselemente wirken, zusätzlich zu schneiden Ursache Quetschung berührender Oberflächen.

Wo Ah, - stellt die Projektionsfläche der Kontaktfläche auf die diametrale Ebene dar (siehe Abb. 22, b, c): Ein sh = 3 T.

Dann ist die Bedingung für die Druckfestigkeit der Schraubverbindung (siehe Abb. 23)

Woher bekommen wir es?

Zufrieden sein Scher- und Druckfestigkeitsbedingungen, Von den beiden gefundenen Durchmessern sollten Sie den größeren nehmen und ihn auf den Standardwert runden.

Bei einigen Schweißverbindungen ist es üblich, sich auf Scherung zu verlassen (Abb. 24).

Reis. 24. Schweißverbindungsdiagramm: A) Konstruktionsdiagramm einer Kehlnaht; b) Schnittbereich A B C D Schweißen

Wenn Sie die Sicken nicht berücksichtigen, hat die Kehlnaht im Abschnitt die Form einer gleichschenkligen Naht rechtwinkliges Dreieck(siehe Abb. 24, A). Die Zerstörung der Naht erfolgt entlang ihres Mindestquerschnitts A B C D(siehe Abb. 24, B), dessen Höhe k = 3- cos 45° =0,7 3 .

Bei einer Überlappschweißverbindung werden beide Nähte in die Berechnung einbezogen. In diesem Fall schreiben wir die Bedingung für die Festigkeit der Naht auf:

wobei / t die geschätzte Länge der Endnaht ist; t, - zulässige Spannung für Schweißverbindungen.

Da am Anfang und am Ende der Naht aufgrund fehlender Durchdringung die Qualität abnimmt, erhöht sich ihre tatsächliche Länge um 10 mm gegenüber der berechneten:

wobei / die tatsächliche Länge der Naht ist (in Abb. 24, 6:1 = b).

Teile, die Scherung (Scherung) und Quetschung ausgesetzt sind

1. Achse (Abb. 25, A). Wenn die Dicke von Teil 2 geringer ist, At = Sd;

wobei / die Anzahl der Ebenen (Bereiche) des Schnitts ist.

2. Bolzen (Abb. 25, b). In diesem Fall Und mi -ndh

Reis. 25. Verbindungen von Teilen: A) Achse; B) Bolzen

3. Einzelschnittniet (Abb. 26, A Doppelschnitt (Abb. 26, B).

Reis. 26. Konstruktionsdiagramm einer Nietverbindung: A) mit einer Schnittebene; B) mit zwei Schnittebenen

• 4. Tasten (Abb. 27, A) Sie arbeiten zum Scheren und Zerkleinern, sind aber hauptsächlich nur zum Zerkleinern ausgelegt. Die Scher- und Knautschflächen werden durch die Formeln bestimmt A Durchschnitt = b i 1 A CM =lt.
• 5. Schweißverbindung (Abb. 27, B).

Die Kehlnaht versagt im Winkel von 45° zur Trennebene infolge Scherung: Zu- Kehlnahtschenkel, ausgewählt entsprechend der Dicke des zu schweißenden Blechs.

Doppelseitige Naht: A av = 2-0 y bsb = 1,4 zu b.

Reis. 27. Verbindungen: A) verschlüsselt; B) geschweißt

Beispiel 6. Bestimmen Sie die erforderliche Anzahl von Nieten bei der Verbindung zweier kraftbeanspruchter Bleche F= 85 kN (Abb. 28). Nietdurchmesser D= 16 mm. Zulässige Spannungen [g sr]= 100 MPa, [

Aus der Bedingung der Scherfestigkeit

Wo A C p=k d 2/ 4 - Schnittfläche; z – Anzahl der Nieten.

Reis. 28.

Aus dem Zustand der Druckfestigkeit Wo Asm = dS- Quetschbereich; z ist die Anzahl der Nieten, die wir erhalten

Fazit: Um ein Abscheren oder Quetschen der Nieten zu vermeiden, sollten fünf Nieten angebracht werden.

Beispiel 7. Ein Stahlbolzen (Abb. 29) wird mit Kraft belastet F= 120 kN. Bestimmen Sie seinen Durchmesser D und Kopfhöhe UND, wenn zulässige Spannungen [о р] = 120 MPa, = 80 MPa. Bandbreite B- 150 mm und ihre Dicke

Die Verbindung kann aufgrund eines Bruchs der Frontnähte entlang der vertikalen Beine fehlschlagen ss" oder durch Schneiden dieser Nähte entlang der horizontalen Beine ss". Die Praxis zeigt jedoch, dass die Naht entlang einer Winkelhalbierenden, deren Höhe, versagt

Wo Zu- Nahtbein, in unserem Fall Zu = 8.

Eine solche Naht ist aufgrund der Festigkeitsbedingung bedingt für das Schneiden entlang einer Winkelhalbierenden ausgelegt:

Wo Ein av = 0,7 3b- Schnittfläche einer Schweißnaht.

Reis. dreißig.

Fazit: Die Nähte sind unterbelastet.

Beispiel 9. Die Welle überträgt über eine Keilwellenverbindung ein Drehmoment von 27 kN·m (Abb. 31). Wellendurchmesser D= 80 mm, Innendurchmesser d = 68 mm, Schlitzhöhe H= 6 mm, Schlitzbreite B- 12 mm, Anschlusslänge / = 100 mm. Anzahl der Splines 2 = 6. Bestimmen Sie die Scher- und Druckspannungen des Splines.

Reis. 31.

Unter der Annahme, dass alle Splines gleich belastet sind, ermitteln wir die Kraft pro Spline:

Bestimmen wir die Scherspannung:

Zulässige Spannungen – 80…120 MPa.

Ovalisierung des Fingers

Eine Ovalisierung des Fingers tritt auf, wenn aufgrund der Einwirkung vertikaler Kräfte (Abb. 7.1, V) Verformung tritt mit zunehmendem Querschnittsdurchmesser auf. Maximale Abstufung des Fingerdurchmessers im Mittelteil:

, (7.4)

wo ist der aus dem Experiment erhaltene Koeffizient,

ZU=1,5…15( -0,4) 3 ;

– Elastizitätsmodul des Fingerstahls, MPa.

Typischerweise = 0,02...0,05 mm – diese Verformung sollte die Hälfte des diametralen Spiels zwischen dem Bolzen und den Vorsprüngen oder Löchern des Pleuelkopfes nicht überschreiten.

Spannungen, die bei der Ovalisierung (siehe Abb. 7.1) punktuell entstehen 1 Und 3 extern und 2 Und 4 innere Fasern können durch die Formeln bestimmt werden:

Für die Außenfläche des Fingers

. (7.5)

Für Innenfläche Finger

, (7.6)

Wo H– Dicke der Fingerwand, R = (D n + D um 4; F 1 und F 2 – dimensionslose Funktionen abhängig von der Winkelposition des Designabschnitts J, froh.

F 1 =0,5cos J+0,3185sin J-0,3185J cos J;

F 2 =F 1 - 0,406.

Der am stärksten belastete Punkt 4 . Gültige Werte
S St. = 110...140 MPa. Gewöhnlich Montageabstände zwischen dem schwimmenden Bolzen und der Pleuelbuchse beträgt 0,01...0,03 mm und in den Naben des Gusskolbens 0,02...0,04 mm. Bei einem schwimmenden Stift sollte der Spalt zwischen Stift und Nabe bei warmem Motor nicht größer sein

D = D¢+( A S. D T pp - A b D T B) D Mo, (7.7)

Wo A pp und A b – lineare Ausdehnungskoeffizienten des Stift- und Nabenmaterials, 1/K;

Dt pp und Dt b – Temperaturanstieg an Finger und Fingerkuppe.

Kolbenringe

Kompressionsringe (Abb. 7.2) sind das Hauptelement zur Abdichtung des Zylinderraums. Mit ausreichend großem Radial- und Axialspiel eingebaut. Sie dichten den Gasraum oberhalb des Kolbens gut ab und begrenzen den Ölfluss in den Zylinder nicht, da sie eine Pumpwirkung haben. Hierzu werden Ölabstreifringe verwendet (Abb. 7.3).

Hauptsächlich verwendet:

1. Ringe mit rechteckigem Querschnitt. Sie sind einfach herzustellen, haben eine große Kontaktfläche zur Zylinderwand, was eine gute Wärmeabfuhr vom Kolbenboden gewährleistet, passen aber nicht gut in die Zylinderbohrung.

2. Ringe mit konischer Arbeitsfläche brechen gut ein und erlangen danach die Eigenschaften von Ringen mit rechteckigem Querschnitt. Allerdings ist die Herstellung solcher Ringe schwierig.

3. Verdrehringe (Torsionsstäbe). In der Arbeitsposition ist ein solcher Ring verdreht und Arbeitsfläche berührt den Spiegel mit einer schmalen Kante, wie bei konischen, was das Einlaufen gewährleistet.

4. Ölabstreifringe sorgen in allen Betriebsarten für die Erhaltung eines Ölfilms zwischen Ring und Zylinder mit einer Dicke von 0,008...0,012 mm. Um ein Aufschwimmen auf einem Ölfilm zu verhindern, muss es einen hohen Radialdruck bereitstellen (Abb. 7.3).

Es gibt:

a) Gusseisenringe mit gedrehtem Federexpander. Um die Haltbarkeit zu erhöhen, sind die Arbeitsringe der Ringe mit einer Schicht aus porösem Chrom beschichtet.

b) Stahl- und vorgefertigte verchromte Ölabstreifringe. Während des Betriebs verliert der Ring seine Elastizität ungleichmäßig um den Umfang herum, insbesondere an der Verbindungsstelle des Schlosses, wenn er erhitzt wird. Dadurch werden die Ringe bei der Herstellung unter Druck gesetzt, was zu einem ungleichmäßigen Druckdiagramm führt. Großer Druck im Burgbereich in Form eines birnenförmigen Diagramms erhalten 1 und tropfenförmig 2 (Abb. 7.4, A).