Файл: Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

элементов соединения. В этом случае необходимо учитывать проч­ ность не только штифтов, но и соединяемых деталей.

Если на штифтовое соединение действует осевая сила Q (см.

рис. 79,а), то уравнение прочности на разрыв стержня по сечению, ослабленному поперечным отверстием, можно представить в следую­ щем виде:

(11.51)

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Kj

Рис. 80.

где а„ — коэффициент концентрации напряжений, определяемый по графику (рис. 80) в зависимости от параметра

kd =

(П.52)

Площадь опасного сечения стержня Енетт0

можно представить

с помощью коэффициента пересчета геометрических размеров в виде

 

 

^

 

f

7iD*

 

 

 

 

^нетто “

 

4 »

 

 

где кг

зависит от kd и определяется по графику (рис.

81).

Штифт в рассматриваемом соединении имеет две плоскости среза

(z = 2),

поэтому согласно

(11.45)

и

(11.51)

уравнение

равнопрочно-

сти штифта и стержня

имеет

следующий

вид:

 

 

0 =

2— f -

Мер = ^'нрттл Ир.

(11.53)

Введем в полученное уравнение равнопрочности параметр ка ,

учитывающий соотношение допускаемых (или предельных) напря­ жений на срез штифта и на разрыв стержня:

ка

[т]ср

(И.54)

100

Преобразуя (11.53), получим значение ка, выраженное через

параметр

ка

k2d

(11.55)

 

 

Аналогично можно получить уравнение равнопрочности для штифтового соединения, передающего крутящий момент Л/кр

Рис. 81.

(см. рис. 79,6). Уравнение прочности на кручение вала для сечения, ослабленного поперечным отверстием, будет

Л1 кр

 

 

 

Т Кр — а - V/7

 

^

[ х ] Кр*

 

 

(11.56)

 

 

 

 

wнетто

 

 

 

 

 

 

где

<Хт — коэффициент концентрации напряжений

(рис. 80).

 

Момент сопротивления опасного сечения представим также через

коэффициент пересчета геометрических размеров

 

 

 

 

 

 

 

тс£)з

 

 

 

 

 

 

 

 

И^нетто = ^

U" ( б

'

 

 

 

 

где

к w определяется по

графику

(см.

рис.

81).

 

 

Уравнение равнопрочности вала и штифта с учетом двух плоско­

стей

среза

штифта

(z = 2 ) будет

 

 

 

 

тсd2

 

 

 

 

 

Г Н|

jKp-

1

 

 

 

 

(11.57)

 

 

 

 

~ 2 ~ D

• 2

•

^

Мер-

Введя в

(11.57)

параметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мер

 

 

 

 

 

(11.58)

 

 

 

 

^ = ~М^Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и подставляя значение

W HeTT0, получим,

что

 

 

 

 

 

 

 

kw

 

 

 

 

 

(11.59)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

Выражения (11.55) и (11.59) позволяют построить графически зависимости k a= fi(k d) и k-,= f2(kd), с помощью которых можно ориентировочно определять kd по выбранным допускаемым или из­

вестным предельным напряжениям для соединяемых деталей

(рис. 82).

Пример. Определить размеры цилиндрического штифта, соединя­ ющего вал диаметром /) = 10 мм с маховичком (рис. 83). Допускаемые напряжения для вала из стали 5 [т]кр = 30 МПа, для штифта из стали 45 [т]ср = 80 МПа, для маховичка из сплава АЛ15В [о]см = 30 МПа.

Р е ш е н и е . Определим параметр к - по (11.58):

Мер 80

Мкр “ 30 - 2>66-

По графику (см. рис. 82) найдем, что при к- =2,66 параметр к d=0,152. Следовательно, диаметр штифта из условия равнопрочно-

сти должен быть

d — kdD = 0,152 • 10 = 1,52 мм.

Округлим полученное значение диаметра штифта до ближайшего по ГОСТ 3128—60 (приложение 35); d = l ,6 мм, фаска С =0,3 мм.

Длина штифта зависит от наружного диаметра ступицы махович­ ка D\, который следует определить из условия смятия опорных по­

верхностей ступицы. Из уравнения прочности (11.50) получим допу­ стимое значение крутящего момента для ступицы

■'Икр -- 2

~

d Мсм-

102

Поскольку диаметр штифта выбран несколько большим, чем рас­ четное значение, то при составлении уравнения равнопрочности для ступицы маховичка учитываем сечение вала, как менее прочного элемента в связи с увеличением диаметра штифта. Уравнение равнопрочностп ступицы маховичка и вала с учетом зависимости (11.56) будет

D

k w xD3

^кр = ~2~ ( Р\ D) d [<з]см =

Мкр-

рис. 80) аг = 3,125 и по графику

/e«r= /i(&d)

(см. рис. 81)

Лг^=0,875.

Тогда

0,875 • 3,14 • 0,01=

30 ■106 +

0 ,0 1 ^ 0 ,0 1 7

м.

 

 

8 • 3,125 • 0,0016

30 • №

 

 

Длина штифта расчетная с учетом фасок будет

 

 

 

/р =

/Д

-ь 2С =

17 +

2 • 0,3 =

17,6 мм.

 

По

приложению

35

определим

стандартную длину штифта

I —18

мм

(см. также

п.

3 примечаний). Предусмотрим посадку для

штифтового соединения

Д

 

 

 

 

п л,- . Условное обозначение штифта на чер-

 

 

 

 

I ф^2а

 

 

 

 

теже: Штифт цилиндрический 1,6Пр22г Х18 ГОСТ 3128—60.

В связи с увеличением длины штифта до стандартного значения примем наружный диаметр ступицы маховичка Z)i = 18 мм.

§ 3. ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Шпоночные соединения предназначены для разъемного соедине­ ния вращающихся деталей. Соединяемыми обычно являются вал и ступица насаженной на него детали. Шпонки устанавливаются

103

между соединяемыми деталями и препятствуют их относительному повороту при передаче крутящего момента. Различные конструкции шпонок изготавливают из углеродистых сталей с пределом прочности

 

при

растяжении

не

менее

 

6 МПа.

Обычно

применяют

 

ст. 6 , стали 45 и 50, иногда

 

легированные стали.

 

 

 

 

По способу сборки шпо­

 

ночные

соединения

 

разде­

 

ляются

на ненапряженные

 

и напряженные.

 

 

 

 

 

Н е н а п р я ж е н н ы е шпо­

 

ночные

соединения

образу­

 

ются с помощью призматиче­

 

ских, сегментных и цилинд­

 

рических шпонок. Эти соеди­

 

нения просты по конструк­

 

тивному выполнению, надеж­

1Ш

ны в эксплуатации и обеспе­

чивают

достаточно

точное

центрирование

соединяемых

деталей.

Общими недостатка­

 

ми ненапряженных

шпоноч­

а

ных

соединений

являются

ослабление вала пазом,

кото­

 

рый, кроме того, вызывает

ШШШ

концентрацию

напряжений,

и трудности при обеспечении

взаимозаменяемости,

 

поэто­

му в процессе сборки необхо­

У//Ш

дима ручная пригонка.

 

 

Призматические

шпонки

 

применяют для неподвижных

 

и подвижных соединений де­

 

талей.

 

 

 

соедине­

 

В

неподвижных

V ////W

ниях используют

обыкновен­

ные призматические

шпонки

 

(ГОСТ

8789—68), имеющие

Рис. 84.

прямоугольное

 

поперечное

сечение

(рис.

84, а) .

В

ра­

 

 

диальном направлении

эти

шпонки устанавливают с зазором,

а их

боковые

грани

явля-

ются рабочими. Размеры пазов под шпонки регламентированы ГОСТ 8788—68. Предельные отклонения ширины пазов также стан­ дартизованы (ГОСТ 7227—68). Призматические шпонки выполняют со скругленными и плоскими торцами.

В подвижных соединениях призматические шпонки, кроме пере­ дачи крутящего момента, осуществляют также направление насл-

104

женной детали при ее перемещении вдоль оси вала. В подвижных соединениях призматические шпонки разделяются на направляющие и скользящие.

Направляющие призматические шпонки имеют большую длину,

поэтому во избежание перекоса их крепят на валу винтами (рис. 84,6). Для удобства удаления такой шпонки из паза предусма­ тривают резьбовое отверстие. Скользящие призматические шпонки

могут быть короткими, так как перемещаются вместе с подвижной деталью. Их выполняют с цилиндрической головкой (рис. 84, в), которая входит в отверстие ступицы детали, или с двумя выступами по краям (рис. 84, а). Скользящие шпонки собирают в соединения только с торца вала,, поэтому шпоночный паз должен иметь выход на торце.

Сегментные шпонки (ГОСТ 8795—68) рекомендуют только для

неподвижных соединений. Условия их работы аналогичны призмати­ ческим шпонкам. Они устанавливаются в пазах глубже (рис. 85, а) ,

поэтому их положение более устойчиво. Сегментные шпонки широко используют при передаче небольших крутящих моментов для валов диаметром от 3 мм и выше. При передаче больших нагрузок преду­ сматривают две сегментные шпонки по длине вала или под углом 180°. Необходимость глубокой канавки является недостатком данно­ го типа шпонок.

 

Цилиндрические шпонки (шпонки-штифты) применяют огра­

ниченно,

при

небольших

диаметрах

валов.

Устанавливают

их

с

торца

в

отверстиях,

просверленных параллельно

 

оси

вала

(рис. 85,6).

 

 

 

создают

с

помощью

 

Н а п р я ж е н н ы е шпоночные соединения

клиновых

шпонок. Клиновые шпонки

изготавливают

с

уклоном

1

: 1 0 0 , тем самым обеспечивая передачу нагрузок за счет сил трения,

создаваемых на рабочих поверхностях. В отличие от призматических клиновые шпонки устанавливают в соединениях с зазором по боко­ вым граням.

При сборке соединения клиновые шпонки вызывают радиальное смещение геометрической оси насаженной детали относительно оси вала. Это смещение будет равно сумме величин посадочного зазора и деформаций деталей. Благодаря смещению увеличивается радиаль­ ное биение вращающихся деталей, а при коротких ступицах из-за

105

Смотрите также файлы