Расчет на прочность группы болтов.Допущения при расчете группы
болтов.Расчет группы болтов в плоскости стыка.
Расчет сводится к определению расчетной нагрузки для наиболее нагруженного болта. Затем, этот болт рассчитывают на прочность по формулам одного из случаев, рассмотренных выше.
Допущения при расчете группы болтов:
- стык при работе сохраняет прямолинейную форму поверхности;
- болты располагаются симметрично относительно не менее, чем двух осей;
- все болты в группе имеют одинаковый диаметр, длину и затяжку.
В данном разделе рассматриваются два случая.
Случай 1. Группа болтов нагружена моментом, действующим в плоскости
стыка.
а) болты призонные:
z1- число болтов, расположенных на радиусе r1;
T1- часть момента , воспринимаемого болтами z1.
Допускают, что нагрузки на болтыраспределяются прямо пропорционально их расстоянию до центрасимметрии стыка. В расчетах принимают, что r1<r2<…<rn ,
Тогда T=T1+T2+…+Tn=F1∙r1∙z1+F2∙r2∙z2+…+Fn∙rn∙zn.
Используя соотношение
получаем
б) Болты обычныеДля нормальной работы Tf≥T∙k Tf=Fзат∙r1∙f∙z1+Fзат∙r2∙f∙z2+…+Fзат∙rn∙f∙zn≥T∙k
По этой нагрузке определяется d1из условия прочности на растяжение с учетом закручивания болта при затяжке.
Случай 2.Группа болтов нагружена моментом сил и усилием, действующим в плоскости стыка
|
|
а) болты призонные:
Переносим силу в центр тяжести стыка T=F∙l; F
Нагрузка на болт от действия силы F:
Нагрузка на наиболее удаленный болт от действия Т:
Полная нагрузка на болт
По этой нагрузке определяется диаметр стержня болта из условия прочности на срез и смятие.
б) Болты обычные Усилие затяжки для противостояния силе F: Ff=z∙Fзат∙f ≥ F∙k;
Усилие затяжки для противостояния моменту Т:
Полная нагрузка на болт:
По этой нагрузке определяется внутренний диаметр болта из условия прочности на растяжение с учетом закручивания болта при затяжке
Соединения призматической,цилиндрической,сегментной шпонками.
Шпоночные и шлицевые соединения служат для закрепления на валу (или оси) вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, муфт и т. п. По конструкции шпонки подразделяют на:
- призматические эти шпонки не имеют уклона и их закладывают в паз, выполненный на валу (шпонки имеют отверстия для их закрепления).Призматические направляющие шпонки с креплением на валу применяют в подвижных соединениях для перемещения ступицы вдоль вала.Рабочими являются боковые, более узкие грани шпонок высотой h. Размеры сечения шпонки и глубины пазов принимают в зависимости от диаметра d вала.
|
|
Шпонку запрессовывают в паз вала. Шпонку с плоскими торцами кроме того помещают вблизи деталей (концевых шайб, колец и др.), препятствующих ее возможному осевому перемещению. Призматические шпонки не удерживают детали от осевого смещения вдоль вала.
-сегментные представляют собой сегментную пластину, заложенную закругленной стороной в паз соответствующей формы, профрезерованный на валу.Сегментные шпонки, как и призматические, работают боковыми гранями. Их применяют при передаче относительно небольших вращающих моментов и часто применяют для конических концов валов. Сегментные шпонки (ГОСТ 24071-80) и пазы для них просты в изготовлении, удобны при монтаже и демонтаже (шпонки свободно вставляют в паз и вынимают). Широко применяют в серийном и массовом производстве;
- цилиндрические используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал. При больших нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки, располагая их под углом 180° или 120°. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом. В некоторых случаях шпонке придают коническую форму.
|
|
Материал шпонок. Шпонки призматические, сегментные, клиновые стандартизованы. Стандартные шпонки изготовляют из специального сортамента среднеуглеродистой чистотянутой стали с Н/мм2 чаще всего из сталей 45, Ст6. Для изготовления специальных шпонок применяют легированные стали.
Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют на прочность. Размеры шпонок и пазов подобраны так, что прочность их на срез и изгиб обеспечивается, если выполняется условие прочности на смятие, поэтому основной расчет шпоночных соединений расчет на смятие. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не проводят. При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми шпонками.
Призматические шпонки,расчет на прочность где Ft=2T/d — сила, передаваемая шпонкой; Асм — площадь смятия
Соединения сегментными шпонками проверяют на смятие: Где lp=l – рабочая длина шпонки; (h –t1) – рабочая глубина в ступице.Сегментная шпонка узкая, поэтому в отличие от призматической ее проверяют на срез.Условие прочности на срез
|
|
12)Зубчатые(шлицевые) соединения. Зубчатые соединения вал – ступица представляют собой соединения, образуемые выступами – зубьями на валу, входящими во впадины соответствующей формы в ступице. Эти соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены за одно целое с валом.
Зубчатые соединения по сравнению со шпоночными имеют:
а) большую несущую способность;
б) большую усталостную прочность вала;
в) лучшее центрирование деталей на валу и лучшее направление при перемещении детали вдоль вала.
Зубчатые соединения применяются в качестве подвижных и неподвижных.
В зависимости от формы сечения зубьев различают три вида соединений:
1) Прямобочные, имеющие на валу зубья постоянной толщины.
2) Эвольвентные, с профилем зубьев очерченым эвольвентой.
3) Треугольные, с сечением зуба в форме треугольника.
Прямобочные соединения в зависимости от нагрузочной способности трех серий: легкой, средней и тяжелой. Кроме того, эти соединения различают по системе центрирования ступицы на валу: по боковым граням,по наружному диаметру,по внутреннему диаметру
В эвольвентном зубчатом соединении профили зубьев такие же, как у зубчатых колес. Поскольку в шлицевом соединении перекатывания нет, высота зубьев уменьшена до 0,9 … 1 модуля и угол профиля рейки увеличен до 30 . Эвольвентные соединения обладают повышенной прочностью из – за большого числа зубьев и меньшей концентрации напряжений, связанной с закруглением профиля у основания зуба. Эти соединения перспективны, их применение ограничивается сложностью изготовления протяжек, с помощью которых нарезаются шлицы в ступицах.
Центрирование обычно осуществляется по боковым поверхностям, реже по наружному диаметру.
Соединения треугольного профиля применяют обычно в качестве неподвижных при стесненных радиальных габаритах. Центрирование в них осуществляется по боковым граням. Основными геометрическими параметрами являются числа зубьев, модули и угол впадин.
Зубчатые соединения выходят из строя из-за повреждения рабочих поверхностей: износа, смятия, заедания. В качестве расчетного критерия работоспособности принимается смятие боковых поверхностей шлицев:
, Нм (2)
где z – число зубьев;
h – высота поверхности контакта зубьев (мм);
dср – средний диаметр поверхности контакта зубьев (мм);
- коэффициент, учитывающий неравномерную работу зубьев, обычно принимается равный 0,75;
l - длина поверхности контакта зубьев (мм);
Т – передаваемый крутящий момент (Нм).
Для зубьев прямоугольного профиля
(3)
где f - высота фаски.
Для зубьев эвольвентного профиля
h=m; dср=mz; (4)
Для зубьев треугольного профиля
(5)
В ответственных случаях, когда требуется плавность работы, большой срок службы, отсутствие зазоров, малые усилия перемещения применяют шариковые шлицевые соединения, в которых трение скольжения при осевых перемещениях заменено трением качения.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 410; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!