такого соединения — неизбежный перекос |
насаживаемой |
на вал детали и, как результат, смещение |
центра тяжести |
всей вращающейся системы. Последнее, как известно, при-
Рис. 247. Соединение клиновой шпонкой
водит к появлению неуравновешенной центробежной силы. Поэтому клиновые шпонки применяются сравнительно редко — в основном в тихоходных передачах низкой точ ности.
Наиболее распространена приз матическая шпонка. В отличие от клиновой она не забивается, а за кладывается в паз вала. Естест венно, что подобное соединение требует большей точности при из готовлении, однако в этом случае соединение оказывается ненапря женным и отсутствует эксцентри ситет. Соединение призматической шпонкой показано на рис. 248. Призматические шпонки, приме няемые в подвижных соединениях, крепятся к валу винтами и назы ваются направляющими.
Все виды шпонок стандартизо ваны — это означает, что их раз меры увязаны с диаметром вала, ведь и вал и шпонка передают один
и тот же вращающий момент. Если необходимо подобрать шпонку, то по ранее рассчитанному диаметру d вала в таб лицах ГОСТа определяют размеры b-h шпонки (длину I шпонки обычно принимают равной / = 1,5 d), а затем производят проверочный расчет.
Воспользуемся сведениями, полученными при изучении раздела «Сопротивление материалов», и проведем такой расчет.
Передача вращения (момента) с вала на втулку осуще ствляется следующим образом. Боковая грань шпоночного паза на валу (рис. 249) взаимодействует с боковой поверх
|
ностью |
шпонки, |
|
последняя второй |
боковой |
|
поверхностью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
взаимодействует |
с боковой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гранью паза во втулке. Ре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зультат |
этого |
взаимодейст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в и я — силы |
Р, приложен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные к шпонке, показаны на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рис. 249, |
а. |
Для |
упроще |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния задачи примем, что эти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
силы действуют на расстоя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нии |
d/2 |
от |
центра |
вала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В этом |
|
случае |
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М — передаваемый момент, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р — сила |
и |
|
d/2 — плечо |
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
силы, т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
Смятие |
|
|
|
|
р |
_ |
М_ _ |
Ш_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
~~ |
d • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Какой же |
|
вид деформа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции вызывают эти силы в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шпонке? |
Нетрудно |
пред |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ставить, |
что |
это — смя |
|
Рис. 249. Силы, приложенные к |
тие |
на |
боковых |
поверхно |
|
стях |
и |
сдвиг |
в |
продоль |
|
шпонке |
(а), и |
деформируемые |
|
по |
|
|
верхности |
(б) |
|
|
|
ном |
сечении |
шпонки |
(рис. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
249,-б). |
Соответственно |
|
смятию |
также |
будут |
подвергаться |
боковые |
поверхности |
|
пазов вала |
и втулки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так |
как |
а с м |
= |
-у |
то после подстановки, |
получим |
|
|
|
|
|
|
2М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О™ = |
d |
|
4М |
|
|
|
|
|
(112) |
|
|
|
|
|
|
I |
h-1-d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично |
при сдвиге |
т с р |
= у,. |
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2М_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
2М |
|
|
|
|
|
|
(113) |
|
|
|
|
|
|
b-l |
|
b-l-d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В формулах (112, 113) упрощенно в соответствии с рис.249,б принималось, что плоскость среза шпонки делит боковую грань на две равные части с высотой /г/2.
Найденные действительные напряжения а с м и т с р в за ключение сравнивают с допускаемыми.
Рис. 250. Шлицевые валы
Многошпоночное соединение, в котором шпонки выпол нены за одно целое с валом, называют шлицевым. На рис. 250 показаны шлицевые валы. Такие соединения по сравнению со шпоночными имеют большую поверхность контакта, а следовательно, и большую нагрузочную способность. Шлицевые соединения обеспечивают также более высокую точность соединения, так как в шпоночном соединении участвуют три детали, а в шлицевом — две.
§ 159. Другие виды разъемных соединений
Кроме рассмотренных, разъемное соединение также может осуществляться клиньями и штифтами.
Клин
Рис. 251. Клиновое соединение
Клиновое соединение состоит из стержня (тяги), втулки, и клина (рис. 251). Соединяющей деталью является клин—
деталь прямоугольного сечения, который вставляется в |
сквозные прорези |
стер |
жня |
и втулки. Достоин |
ство |
такого |
соедине |
ния — возможность |
бы |
строй |
сборки |
и разбор |
ки, при этом углы скоса |
на клине сделаны таки |
ми, чтобы предотвратить |
возможность |
самораз |
борки (т.е. должно обес |
печиваться |
самотормо |
жение). |
|
|
|
Рис. |
252. Соединение штифтом |
Р а з н о в и д н о с т ь ю |
|
|
|
|
|
клиньев являются штиф |
ты. |
Штифт — это |
гладкий |
цилиндрический или |
кониче |
ский стержень. Соединение при |
помощи штифта |
показано |
на |
рис. |
252. |
|
|
|
|
|
По |
сравнению |
с клиновым |
штифтное соединение более |
технологично и обеспечивает |
взаимозаменяемость |
деталей. |
§160. Вопросы для повторения
1.Перечислите виды разъемных соединений.
2.Какие существуют крепежные детали?
3.Почему на крепежных деталях используется треугольная резьба?
4.В каких случаях для соединения применяются болты? винты? шпильки?
5. |
Дайте характеристику основных гаечных замков. |
6. |
Какой тип шпонки наиболее часто применяется и почему? |
7. |
Какую деформацию испытывает |
призматическая |
шпонка? |
8. |
Дайте сравнительную характеристику шпоночных и шлицевых |
соединений. |
|
|
|
Глаза двадцать восьмая |
|
|
НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ |
|
К |
неразъемным соединениям |
относятся |
заклепочные |
и сварные соединения. До недавнего времени |
заклепочные |
соединения применялись очень широко, однако в последние годы их повсеместно вытесняют сварные, как более эко номичные. Заклепочные соединения сохраняются в основ ном в тех случаях, когда соединяемые элементы конструк ции изготовлены из металла, плохо поддающегося сварке.
§ 161. Заклепочные соединения
Основным элементом заклепочного соединения является заклепка — цилиндрический стержень с закладной голов кой 2. Стержень 1 заклепки вводят в отверстия соединяемых деталей (обычно листов) и, деформируя выступающую
а) |
|
В) |
Рис. |
253. Схема клепки: |
а — постановка |
заклепки, |
6 — оформление замы |
|
кающей |
головки |
часть стержня инструментом |
3 образуют вторую — замы |
кающую головку 4. Этот процесс показан на рис. 253, а, б. Наиболее распространены заклепки с полукруглой, потайной и полупотайной головками (рис. 254). Вместе с сое
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диняемыми |
деталями |
за |
|
|
|
клепки образуют заклепоч |
|
|
|
ные |
швы, которые |
могут |
|
|
|
быть однорядными и много |
|
|
|
рядными (обычно двух-, |
|
|
|
трехрядные) |
в зависимости |
|
|
|
от числа |
рядов |
заклепок. |
|
|
|
По |
взаимному |
расположе |
|
|
|
нию |
соединяемых |
листов |
Рис. 254. Формы головок заклепок: |
различают швы |
внахлестку |
а — полукруглая, б — потайная, |
в — |
и встык с накладками (од |
|
полупотайная |
|
ной или двумя). Так, на |
|
|
(а), |
рис. |
255 |
изображены |
однорядный |
шов внахлестку |
однорядный |
шов с |
одной |
накладкой (б), однорядный |
шов |
с двумя |
накладками (в). Если |
представить себе как |
взаимодействуют склепываемые листы с заклепкой (рис. 256), то станет ясно, что заклепка подвергается дефор-
|
Рис. 255. Виды заклепочных швов: |
|
|
|
а — внахлестку, б — стыковой с одной |
накладкой, в — стыковой с двумя на |
|
|
кладками |
|
|
|
|
|
|
мации смятия и сдвига. |
В зависимости |
от |
числа плоско |
стей, |
по которым возможен срез, |
швы делятся |
на одно- |
|
|
срезные |
(внахлестку |
и |
встык |
|
|
с одной накладкой) и двухсрез- |
|
|
ные |
(встык |
|
с двумя |
наклад |
|
|
ками). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Проведем проверочный расчет |
|
|
заклепочного |
соединения, |
изоб |
|
|
раженного на рис. 255, а: |
|
|
|
|
1. Определим действительные |
|
|
напряжения |
|
растяжения |
в по |
|
|
перечном |
сечении склепываемой |
|
|
полосы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) сечение не ослаблено от |
|
|
верстиями под заклепки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
0 |
Р — |
6-/ ' |
|
|
б) |
сечение ослаблено |
отверстиями |
под заклепки |
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
° Р — |
б (/ - 2d ) - |
|
|
|
|
|
|
Естественно, что второе сечение более |
|
опасное. |
|
|
2. Определим напряжение сдвига в заклепках, считая, |
что нагрузка между ними |
распределена |
равномерно |
|
4
3. Определим напряжение смятия в заклепках (и в от верстиях листов). Условно принято вместо полуцилиндри ческой поверхности смятия брать
ее проекцию на плоскость, пер |
|
|
пендикулярную |
к |
направлению |
|
а) |
действующей силы: |
|
|
|
|
|
0"см: |
2d6 |
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
162. |
Сварные |
соединения |
|
6) |
|
Сварные соединения |
элемен |
Рис. 257. |
Сварные швы: |
тов |
металлоконструкций |
осуще |
а — встык, |
б — внахлестку |
ствляют |
чаще |
всего |
методом |
|
|
электросварки. |
Наиболее распространены соединения |
в с т ы к |
(рис. |
257, а) |
и в н а х л е с т к у |
(рис. 257, б). |
Рис. 258. К расчету сварного шва
Стыковой шов (рис. 258) испытывает деформацию ра стяжения и поэтому напряжения в нем определяют так:
|
_ _ Р _ |
' |
|
|
°Р~ |
1-6 |
• |
|
|
При соединении внахлестку швы — их |
называют |
Б е л и |
к о в ы м и — испытывают |
деформацию |
сдвига, |
при этом |
