Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования
Классификация деталей и узлов машин
Виды нагрузок, действующие на детали машин
Требования к жесткости деталей машин
Теплостойкость
Классификация соединений и критерии
их работоспособности
Соединения внахлестку
Соединение деталей с гарантированным натягом
Материалы резьбовых соединений
Резьбовые соединения
Расчет винтовых соединений
Расчет винтов, подверженных
переменной нагрузке
Соединение штифтами
Фрикционные передачи
Передачи с цилиндрическими и
коническими катками
Классификация вариаторов
Торовый вариатор
Основы расчета прочности фрикционных пар
Ременные передачи
Клиновые ремни
Силы и напряжениия в ремнях
Передача без натяжного ролика
Кинематика ременных передач и
критерии расчета
Расчет ременных передач
Зубчатые передачи
Виды разрушения зубьев
Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
колес на изгиб
Передачи коническими зубчатыми колесами
Расчет конических колес
Червячные передачи
Конструкция червячных редукторов
Причины выхода из строя червячных передач
Глобоидные передачи
Основные параметры цепных передач
Передачи винт – гайка
Ориентировочный и приближенный расчет валов
Уточненный расчет валов
Расчет валов на жесткость
Основные типы подшипников качения,
их характеристика
Трение и смазка в подшипниках скольжения
Виды несоосности валов
Расчет муфты
Конструкция и расчет упругих муфт
Управляемые или сцепные муфты
Конические муфты. Расчет
Цилиндрические шинно-пневматические муфты
Автоматические самоуправляемые муфты
Пружины
 

Расчет винтовых соединений при действии центральной отрывающей силы.

При действии на затянутое соединение центральной отрывающей внешней нагрузки F только часть ее χF дополнительно нагружает винты, а остальная часть (1—χ)F идет на разгрузку стыка (χ— коэффициент основной нагрузки).

Задача о распределении нагрузки между винтом и стыком является статически неопределимой и решается с помощью условия совместности перемещений. Очевидно, что под действием внешней нагрузки в пределах до раскрытия стыка винт удлиняется настолько, насколько уменьшается сжатие деталей. Это условие можно записать так

,

где λВ — податливость винта, равная удлинению винта под действием силы в 1 Н; λД — податливость соединяемых деталей и стыка между ними. Отсюда

.

Податливость винта

, где l – расчетная длина, равная свободной длине винта между опорными поверхностями, плюс половина длины свинчивания (высоты гайки) или глубины ввинчивания, ЕВ — модуль упругости материала винта; АВ — площадь сечения винта (для ступенчатых винтов — средняя площадь сечения). Точнее, суммарная податливость ступеней.

Податливость соединяемых деталей обычно определяют в предположении, что деформация распространяется на так называемые конусы давления. На основе опытов принимают tgα = 0,4 ..0,5.

При большой податливости винта λВ, и малой податливости деталей стыка λД коэффициент χ мал и почти вся внешняя сила идет на разгрузку стыка. При большой податливости деталей и стыка λД, например, при наличии толстых упругих прокладок и малой податливости винтов большая часть внешней нагрузки передается на винты.

Расчет резьбовых соединений, нагруженных моментом и силой, раскрывающими стык деталей.

Применяют соединения двух видов, а) с винтами, устанавливаемыми в отверстиях с зазором, б) с винтами, устанавливаемыми под развертку без зазора Первый вид соединений дешевле, но второй может воспринимать большие нагрузки и обеспечивает центрирование деталей.

В случае установки винтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю сдвигающую нагрузку.

Потребная сила затяжки винта

,

 где Q – расчетная сдвигающая сила, приходящаяся на один наиболее нагруженный винт, i — число стыков, стягиваемых винтом, f — коэффициент трения, равный для сухих чугунных и стальных поверхностей деталей машин 0,15 0,2, для необработанных поверхностей в металлических конструкциях 0,3; S — запас сцепления (во избежание сдвигов в пределах зазоров между болтами и отверстиями S >1,5...2).

Затяжку назначают с напряжением 0,6σт, а в металлических конструкциях при контроле затяжки до 0,8σТ. По этой силе затяжки может быть определен потребный диаметр винта.

В случае установки винтов под развертку их рассчитывают на срез.

Условие прочности винта

,

где dс – диаметр стержня винта в опасном сечении; i— число поверхностей среза.

При соединении тонкостенных деталей необходим дополнительный расчет на смятие.

В высоконапряженных соединениях при стесненных габаритах и постоянной нагрузке допустимо вести расчет с учетом того, что часть внешней нагрузки передается силами трения в стыках, а остальная стремится срезать винты.

В случае восприятия внешней нагрузки специальными разгрузочными устройствами в виде шпонок, штифтов, втулок, зубьев винты выбирают в зависимости от конструкции, учитывая возможность отрывающих сил.

Рассмотрим расчет основных видов групповых соединений, работающих на сдвиг.

Соединение, нагруженное центральной сдвигающей силой. Принимаем, что все z винтов нагружаются одинаково. Нагрузка на один винт:

.

Соединение, нагруженное моментом МС от сил в плоскости стыка при установке винтов с зазором.

Предполагаем, что фланцы достаточно жестки и что давление р распределяется по стыку равномерно. Силы трения, учитывая касательную податливость стыков, следует считать пропорциональными относительным смещениям, т. е. пропорциональными расстоянию р от полюса поворота — центра массы стыка (по аналогии с распределением напряжений при кручении круглых цилиндров. Тогда реализуемый коэффициент трения на расстоянии ρ от полюса , а условие прочности сцепления (момент сил трения в стыке больше внешнего момента) записывается так:, где р – давление в стыке, равное ; dA – элемент площади стыка; ρ – расстояние расстояние от этого элемента до центра тяжести площади стыка, R – расстояние от центра тяжести до наиболее удаленной точки стыка, J – полярный момент инерции площади стыка относительно центра массы стыка, S – запас сцепления.

Отсюда:

.

Обычно используют приближенные расчеты, относя силы трения в стыке к окружности осей винтов.

 Этот расчет особенно часто применяют при податливых фланцах.

Сдвигающая сила, отнесенная к одному винту для простого кольцевого стыка, .

Детали машин и основы конструирования