Материал: Детали машин и основы конструирования. Учебное пособие. Нилов В.А., Рукин Ю.Б
|
Из полученного выражения можно найти зависимость |
||||||||
b |
f( ), которая для материала Д16-Е при |
= 4000 кгссм2 |
|||||||
δ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
= 2500 кгссм2 , t = 2 см, = 0,2 см и |
кл = 50 кгссм2 равна: |
|||||||
|
при растяжении |
|
|
|
|
||||
|
|
b |
500 |
34,5 |
, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
при сдвиге |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
b |
50 |
34,5 . |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
В клеесварных конструкциях силовую основу составляют сварные точки, разгруженные в значительной мере клеевой прослойкой. Кроме того, клеевая прослойка выполняет роль герметизирующего элемента, позволяя тем самым осуществлять антикоррозионную защиту клеесварных соединений методом анодного оксидирования, в отличие от сварных конструкций, не допускающих электрохимических способов защиты из-за попадания агрессивных электролитов в зазоры нахлесточных соединений.
В целом прочность клеесварных соединений при толщине листов 1-1,5 мм на 50% выше прочности сварных и клепанных, а при толщине 3-4 мм на 15…25% выше сварных.
60
ЛЕКЦИЯ 7.
ШПОНОЧНЫЕ И ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Учебные вопросы
1.Типы шпоночных соединений
2.Расчет шпоночных соединений
3.Конструкция и расчет шлицевых соединений
7.1. Типы шпоночных соединений
Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соприкасающихся деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей.
Шпонки служат для передачи крутящего момента от вала к ступице и наоборот.
Шпонки широко применяются в машиностроении. Шпоночные соединения делятся на ненапряжѐнные и напряжѐнные.
Сборка и разработка ненапряжѐнного соединения (с призматической шпонкой) не требует приложения значительного усилия к сопрягаемым деталям. Детали, посаженные на призматическую шпонку, должны иметь крепления, предупреждающие их осевое перемещение.
Напряжѐнное состояние получается в результате предварительной затяжки клиновой шпонки при отсутствии рабочих нагрузок. Такое соединение может передавать не только крутящий момент, но и осевую силу (в одном направлении).
Шпонки всех основных типов стандартизованы и их размеры выбираются по ГОСТ 23360-78 (призматические); ГОСТ 24071-80 (сегментные); ГОСТ 24068-80 (клиновые).
Материалом для шпонок обычно являются углеродистые стали марок ст.5; ст.6; сталь 45 с пределом прочности не ниже 60 Н мм2. Легированная сталь для шпонок применяется редко. Целесообразно, чтобы материал шпонки был менее прочным, чем материал вала и ступицы.
61
Допускаемые напряжения для шпоночных соединений обуславливаются характером нагрузки. Причиной разрушения этих соединений чаще всего бывает деформация смятия, на которую следует обращать особое внимание при выборе допускаемых напряжений.
|
Допускаемые напряжения принимают: |
- |
при стальной ступице [ζ]см ≈ 100…120 МПа; |
- |
при чугунной ступице [ζ]см ≈ 50…60 МПа. |
|
При динамическом нагружении соединения (резкие уда- |
ры) допускаемые напряжения следует понизить на 25…40%. Допускаемые напряжения среза принимают в пределах
[η]ср ≈ 60…90 МПа. Более точные значения допускаемых напряжений приведены в табл. 1.
|
|
|
|
Таблица 7.1 |
Допускаемые напряжения смятия [ζ]см МПа |
||||
Тип соедине- |
Условия |
Твердость поверхности |
||
ний |
эксплуата- |
|
зубьев |
|
|
ции |
до 350 |
|
свыше 40 HRC, |
|
|
НВ |
|
|
Неподвижное, |
а |
35-50 |
|
40-70 |
с осевой фик- |
б |
60-100 |
|
100-140 |
сацией |
в |
80-120 |
|
120-200 |
Подвижное без |
а |
15-20 |
|
20-35 |
нагрузки |
б |
20-30 |
|
30-60 |
|
в |
25-40 |
|
40-70 |
Подвижное |
а |
– |
|
3-10 |
под нагрузкой |
б |
– |
|
5-15 |
|
в |
– |
|
10-20 |
Призматические шпонки (рис. 7.1) выполняют прямоугольного сечения с соотношением сторон h : b ≈ 1 : 1 для валов малых диаметров и 1 : 2 для больших диаметров вала.
62
Рис. 7.1 Соединение призматической шпонкой
Рабочими у призматической шпонки являются более узкие, боковые грани. Шпонка погружена в паз вала на глубину ≈ 0,6 h, а в радиальном направлении между шпонкой и ступицей предусмотрен зазор.
а) Шпонки призматические (рис. 7.2):
-обыкновенные со скруглѐнными или плоскими тор-
цами;
-направляющие (с дополнительным креплением на валу винтами) со скруглѐнными или плоскими торцами.
б) Скользящие:
-шпонки призматические с углубленной посадкой на вал (нормаль станкостроения);
-шпонки сегментные.
Шпонки для напряжѐнных состояний: А. Шпонки клиновые (с уклоном 1: 100):
-врезные со скруглѐнными и плоскими торцами ГОСТ 8791-68;
-врезные с головкой забивные – ГОСТ 8792-68.
Б. На лыске с головкой ГОСТ 8793-68. В. Фрикционные.
Г. Тангенциальные.
63
Рис. 7.2 Виды наиболее часто применяемых шпонок:
а– призматические с плоскими торцами; б – призматические
сзакругленными торцами; в – сегментные;
г– цилиндрические
7.2. Расчет шпоночных соединений
При проектировании шпоночного соединения ширину в и высоту h шпонок принимают по соответствующему ГОСТ, в зависимости от диаметра d вала. Длину ℓ шпонки принимают в зависимости от длины ступицы и согласовывают с ГОСТом на шпонки.
Достаточность принятых размеров проверяют расчѐтом на прочность. Следовательно, расчѐт шпоночных соединений на прочность осуществляется как проверочный.
Призматические шпонки рассчитываются на смятие и на
срез:
|
2 м |
|
; |
|
см |
|
см |
||
d pk |
||||
|
|
|
64