Усть-Илимский филиал Государственного бюджетного профессионального

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 12Следующая ⇒

Усть-Илимский филиал Государственного бюджетного профессионального

образовательного учреждения

Иркутской области «Иркутский энергетический колледж»

(УИФ ГБПОУ «ИЭК»)

                                                             УТВЕРЖДАЮ

                                                                                            Заведующая УИФ ГБПОУ «ИЭК»

                                                                                            _________________ Т.В.Аксенчик  

                                                                                            _____ _____02.09_______2019 _год 

 ДИСЦИПЛИНА

ОП 04. ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ

Тепловые электрические станции

Электрические станции, сети и системы

Усть-Илимск, 2019

Утверждены

Цикловой комиссией

СТД и ПМ

председатель

Збарацкая Т.В.

.

_____________20_____ год

Данные методические указания предназначены для организации практических занятий с обучающимися и составлены в соответствии с разделами рабочей программы по дисциплине  Техническая механика,  предназначены для студентов дневной формы обучения по специальностям:

13.02.01 Тепловые электрические станции

13.02.03 Электрические станции, сети и системы

Составитель:  Мокрова В.С. -  преподаватель общепрофессиональных

дисциплин УИФ ГБПОУ «ИЭК»

СОДЕРЖАНИЕ

 ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….4

1.ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ…………………………………..5

2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ………………….6

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Техническая механика» изучается в профессиональном цикле и является базовой общепрофессиональной.

Программа практических занятий предполагает практическое осмысление и освоение таких разделов как: сопротивление материалов, детали машин.

Практикум позволяет проработать теоретический материал и научить применять на практике полученные знания при выполнении практических заданий, что поможет в изучении профессиональных модулей, будет способствовать повышению качества подготовки специалистов.

Целью проведения практических работ является:

- освоение видов движений;

- освоениевидов износа и деформаций деталей и узлов;

- ознакомление с видами передач;

- ознакомление с соединениями деталей машин;

- освоение методик расчета конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при различных видах деформации;

- освоение методики расчета на сжатие, срез и смятие;

Задача студентов при выполнении практических работ заключается в изучении теоретического материала по теме практического занятия, добросовестном и осмысленном выполнении практического задания.

Выполняемые практические работы формируют у студентов такие умения, как:

- определять напряжения в конструкционных элементах;

- определять передаточное отношение;

- проводить расчет и проектировать детали и сборочные единицы общего назначения;

- проводить сборочно-разборочные работы в соответствии с характером соединений деталей и сборочных единиц;

- производить расчеты на сжатие, срез и смятие;

- производить расчеты элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость;

Методические указания к практическим занятиям являются неотъемлемой частью учебно–методического комплекса и представляют собой дополнение к учебникам и учебным пособиям в рамках изучения дисциплины.

Тематика практических заданий составлена в соответствии с тематикой рабочей программы по дисциплине.

Практикум рассчитан на выполнение практических работ, не требующих специального оборудования.

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

Тема: Плоская система сходящихся сил

Цель работы: научиться определять усилия в стержнях для плоской системы сходящихся сил.

Порядок выполнения работы

1. Внимательно рассмотрите порядок решения задач [3] стр.5 – 11.

2. Решите задачи по вариантам, взятым у преподавателя [3] стр.11 – 15.

2.1. Начертите схему.

2.2. Вырежьте узел схождения сил, показав на нем активные и реактивные силы.

2.3. Выберите направление координатных осей, совместив начало координат с точкой пересечения линий действия сил. Одну из осей направьте по линии действия реактивной силы.

2.4. Составьте уравнения равновесия:

;      .

2.5. Решите уравнения относительно неизвестных величин.

2.6. Выполните проверку решения графически, построив силовой многоугольник.

    3. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по темам 1.1, 1.2, 1.3 [2].

Оформление работы

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

3. Сетков В.И. Сборник задач по технической механике. – М.: Издательский центр «Академия», 2010..

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

Определимых балок

Цель работы: Научиться определять реакции в опорах балочных систем.

Порядок выполнения работы

1. Внимательно рассмотрите порядок решения задач [3] стр.15 – 18.

2. Решите задачи по вариантам, взятым у преподавателя [3] стр.18 – 22.

2.1. Начертите схему.

2.2. Замените распределенную нагрузку ее равнодействующей, приложив ее в середине участка, на котором она показана.

2.3. Освободите балку от опор, заменив их реактивными силами.

2.4. Составьте уравнения равновесия:

;      .

2.5. Решите уравнения относительно неизвестных величин.

2.6. Выполните проверку решения, составив уравнение:

    3. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по темам 1.4, 1.6 [2].

Оформление работы

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

3. Сетков В.И. Сборник задач по технической механике. – М.: Издательский центр «Академия», 2010..

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Порядок выполнения работы

1. Решить задачу из приведенного задания по варианту, взятому у преподавателя, предварительно рассмотрев решенную задачу.

Задание.  Двухступенчатый стальной брус, длины ступеней которого указаны на рис 2, нагружен силами F₁, F₂, F_3. Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить перемещение Δl свободного конца бруса, приняв Е=2*10⁵ МПа. Числовые значения F₁, F₂, F₃, а также площади поперечных сечений ступеней А₁ и А₂ для своего варианта взять из табл. 1.

Таблица 1

1	6
2	7
3	8
4	9
5	10

Рис.2

2. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по темам 2.1, 2.2 [2].

Оформление работы

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Тема:   Выполнение расчета на срез и смятие

Заклепочного соединения

Цель работы: иметь представление о деталях, работающих на срез и смятие. Уметь определять внутренние силовые факторы и напряжения при сдвиге и смятии, определять площади среза и смятия.

Примеры решения задач

Пример 1. Определить требуемое количество заклепок для передачи внешней нагрузки 120 кН. Заклепки расположены в один ряд. Проверить прочность соединяемых листов. Известно: [σ] =160 МПа; [σ_см] = 300 МПа;

[τ_ср] = 100 МПа; диаметр заклепок 16 мм.

Решение. 1. Определить количество заклепок из расчета на срез (рис.1).

Рис.1                                                Рис.2

Условие прочности на срез:

τ _ср = Q/iA_ср  ≤ [τ]_ср,

откуда

i ≥ Q/A_ср[τ]_ср,

i = 120·10³ · 4 / 3,14·16²·100 = 5,97 ≈ 6

Таким образом, необходимо 6 заклепок.

2. Определить количество заклепок из расчета на смятие.

Условие прочности на смятие:

σ _см = Q/iA_см ≤ [σ]_см,

откуда

i = Q/A_см [σ]_см,

i ≥ 120·10³ / 8·16·300 = 3,12 ≈ 4

Для обеспечения прочности на срез и смятие необходимо установить 6 заклепок.

Для удобства установки заклепок расстояние между ними от края листа регламентируется. Шаг в ряду (расстояние между центрами) заклепок 3d; расстояние до края 1,5d. Следовательно, для расположения 6 заклепок диаметром 16 мм необходима ширина листа b = 6·3·16 = 288 мм. Округляем ширину листа до 300 мм.

3. Проверим прочность листов на растяжение. Проверяем тонкий лист. Отверстия под заклепки ослабляют сечение. Рассчитываем площадь листа в месте, ослабленном отверстиями (рис.2):

A = (b – id)δ = (300 - 6·16)·8 = 1632 мм².

Условие прочности на растяжение:

σ_р = N/A ≤ [σ]_р; σ_р = 120·10³ / 1632 = 73,53 МПа.

73,53 МПа ‹ 160 МПа. Следовательно прочность листа обеспечена.

Пример 2. Проверить прочность заклепочного соединения на срез и смятие. Нагрузка на соединение 60 кН, [σ_см] = 240 МПа; [τ_ср] = 100 МПа.

Решение. 1. Соединение двухсрезными заклепками последовательно воспринимается тремя заклепками в левом ряду, а затем тремя заклепками в правом ряду (рис.3).

Рис.3

Площадь среза каждой заклепки А_ср = 2πr²/

Площадь смятия боковой поверхности А_см = dδ_nin.

2. Проверим прочность соединения на срез.

Q = F/I – поперечная сила в поперечном сечении заклепки.

τ _ср = Q/iA_ср  ≤ [τ]_ср,

τ _ср = 60 · 10³ / 3 · 2 · 3,14 · 6,5² = 75,4 МПа ‹ 100 МПа

Прочность на срез обеспечена.

3. Проверим прочность соединения на смятие:

σ _см = Q/iA_см ≤ [σ]_см,

σ _см = 60 · 10³ / 3 · 13 · 8 = 192,3 МПа ‹ 240 МПа

Прочность заклепочного соединения обеспечена.

Порядок выполнения работы

1. Решить задачу из приведенного задания по варианту, взятому у преподавателя, предварительно рассмотрев примеры решения задач. Разместить заклепки в соединении согласно требованиям, приведенным в примере 1.

Задание. Стальные листы соединены между собой при помощи заклепками. К листам приложены растягивающие силы F.  Допускаемое напряжение на срез [τ_ср.] = 80 МПа. Допускаемое напряжение на растяжение [σ_р] = 140 МПа, на смятие [σ_см] = 160 МПа. Определить диаметр заклепок и проверить проч­ность листов. Необходимые данные для решения задачи взять из таблицы.

2. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по теме 2.3 [2].

Оформление работы

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением соединения.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5

Порядок выполнения работы

1. К выполнению задания приступить после рассмотрения примеров [3] стр. 140 – 144.

2. Выполнить расчетно-графическую работу 5 [3] стр. 144, предварительно взяв вариант у преподавателя.

3. 2. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по теме 2.4 [2].

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

3. Сетков В.И. Сборник задач по технической механике. – М.: Издательский центр «Академия», 2010..

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №6

Пример решения задачи

Пример. На распределительном валу (рис.4) установлены четыре шкива, на вал через шкив 1 подается мощность 12 кВт, которая через шкивы 2, 3, и 4 передается потребителю; мощность распределяется следующим образом: Р₂ = 8 кВт, Р₃ = 3 кВт, Р₄ = 1 кВт, вал вращается с постоянной скоростью ω = 25 рад/с. Построить эпюру крутящих моментов. Определить диаметр вала, если допускаемое напряжение при кручении [ τ ]_кр = 30 МПа, допускаемый относительный угол закручивания [φ₀] = 0,02 рад/м. Определить общий угол закручивания, если G = 0,8·10⁵ МПа, длины участков l₁ = 03 м, l₂ = 0,5 м, l₃ = 0.4 м.

Решение

1. Определяем моменты пар сил на шкивах.

Вращающий момент определяем из формулы мощности при вращательном движении

Момент на шкиве 1 движущий, моменты на шкивах 2, 3, 4 – моменты сопротивления механизмов, поэтому имеют противоположное направление. При равновесии момент на шкиве 1 равен сумме моментов на шкивах 2, 3 и 4.

m₁ = m₂ + m₃ + m₄;         m₁ = 320 + 120 + 40 = 480 Н·м

2. Определяем крутящие моменты в поперечных сечениях бруса с помощью метода сечений.

Сечение I (рис.5 а):

m₄ – M_k1 = 0; M_k1 = m₄; M_k1 = 40 Н·м - крутящий момент отрицательный.

Сечение II (рис. 5 б):

m₄ + m₃ – M_k2 = 0; M_k2 = m₄ + m₃; M_k2 = 40 + 120 = 160 Н·м - крутящий момент отрицательный

Сечение III (рис. 5 в):

m₄ + m₃ – m₁ + M_k3 = 0; M_k3 = - m₄ - m₃ + m₁; M_k3 = - 40 - 120 + 480 = 320 Н·м - крутящий момент положительный.

Рис.4

Рис.5

3. Строим эпюру крутящих моментов. Скачек на эпюре всегда численно равен приложенному вращающему моменту.

Выбираем масштаб и откладываем значения моментов, штрихуем эпюру, записываем значения моментов. Эпюра строится под схемой вала. Максимальный крутящий момент на участке III M_k3 = 320 Н·м (рис.4).

4. Определяем размер поперечного сечения вала из условия прочности.

Условие прочности:

.

Из условия прочности определяем момент сопротивления вала при кручении:

.

Значения подставляем в ньютонах и мм.

Определяем диаметр вала:

; ;

5. Определяем размер поперечного сечения из условия на жесткость.

Условие жесткости при кручении:

.

Из условия жесткости определяем момент инерции сечения при кручении:

Определяем диаметр вала:

;

6. Выбор потребного диаметра из расчета на прочность и жесткость.

Для обеспечения прочности и жесткости одновременно из двух найденных значений выбираем большее.

Полученное значение следует округлять так, чтобы число заканчивалось на 5 или 0. Принимаем значение d_вала = 40 мм.

7. Определяем полный угол закручивания.

Определяем углы закручивания каждого участка:

.

Участок I.

.

Участок II.

Участок III.

Полный угол закручивания определяется как алгебраическая сумма углов закручивания отдельных его участков:

.

.

Задание для выполнения работы

 Для одной из схем (рис. 6, табл. 2) построить эпюру крутящих моментов. Определить диаметр вала на каждом участке, если допустимое напряжение при кручении [ τ ]_кр = 50 МПа, относительный угол закручивания [φ₀] = 0,02 рад/м. Определить полный угол закручивания, если G = 0,8·10⁵ МПа.

  Указания: мощность на зубчатых колесах принять P₂ = 0,5P₁, Р₃=0,3Р₁и P₄==0,2P₁. Полученное рас­четное значение диаметра (в мм) округлить до ближайшего большего числа, оканчивающегося на 0, 5.

Порядок выполнения работы

1. Внимательно рассмотрите в примере порядок решения задачи.

2. Решите задачу по вариантам, взятым у преподавателя.

2.1. Начертите схему.

2.2. Определите значения вращающих моментов.

2.3. Определите значения крутящих моментов и постройте эпюру.

2.4. Определите диаметры вала на каждом участке, исходя из условий прочности и жесткости.

2.5. Определите полный угол закручивания вала.

    3. Выполните тестовые задания (вариант дает преподаватель) по теме 2.5 (кручение 1 и 2) [2].

Оформление работы

1. Наименование и цель работы.

2. Решение задач с графическим оформлением.

3. При выполнении тестовых заданий, если выбор правильного ответа требует решения, то его нужно показывать.

Рекомендуемая литература

1. Олиферская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2013.

2. Олиферская В.П. Техническая механика: Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011

Рис.6

Таблица 2

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7

Пример решения задачи

Пример. Для заданной двухопорной балки (рис.9,а)определить реакции опор, построить эпюры поперечных сил, изгибающих моментов и определить размеры поперечного сечения (h, b, d) в форме прямоугольника или круга, приняв для прямоугольника h/b = 1,5.Считать [σ]= 160 Н/мм².

Решение

1. Определяем опорные реакции и проверяем их найденные значения:

;

Так как реакция R_D получилась со знаком минус, то изменяем ее первоначальное направление на противоположное. Истинное направление реакции R_D – вниз (рис.9,б).

П р о в е р к а:

Условие статики выполняется, следовательно, реакции определены верно. При построении эпюр используем только истинные направления реакций опор.

2. Делим балку на участки по характерным сечениям O, B, C, D (рис.6,б).

3. Определяем в характерных сечениях значения поперечной силы Q_у и строим эпюру слева направо (рис.9,в):

Рис.9

4. Вычисляем в характерных сечениях значения изгибающего момента  и строим эпюру (рис.9,г):

5. Вычисляем размеры сечения данной балки из условий прочности на изгиб по двум вариантам:

а) сечение – прямоугольник с заданным соотношением сторон (рис. 6, е) и двутавр;

б) сечение – круг (рис.9,д) и швеллер.

Вычисление размеров прямоугольного сечения:

Используя формулу  и учитывая, что h=1,5b, находим

Используя формулу  находим диаметр круглого сечения

Основываясь на значении W_х = 0,762·10⁶ мм³ по таблице ГОСТ 8239-89 выбираем двутавр №40: момент сопротивления W_х = 953 см³; площадь сечения А = 72,6 см².

Выполняем сравнение по площади.

Площадь сечения прямоугольника А = b·h = 1,5·12,7² = 242 см².

Задание для выполнения работы

Для заданной двухопорной балки (рис.10) определить реакции опор, построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Подобрать из условия прочности размеры поперечного сечения прямоугольника и двутавра (нечетные варианты) или круга и швеллера (четные варианты), приняв для прямоугольника h=2b. Произвести сравнение выбранных сечений. Считать

=150 МПа, данные своего варианта взять из табл.3.

1	6
2	7
3	8
4	9
5	10

Рис.10

Таблица 3

Схемы

кН