- •Воронеж 2011
- •Общая характеристика соединений
- •Неразъемные соединения
- •Заклепочные соединения
- •Общие сведения
- •Рекомендации по выбору отверстий под заклёпки
- •Классификация заклепок и заклепочных швов
- •Расчет прочных заклепочных швов
- •Условное изображение заклепочных швов на чертеже
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Сварные соединения
- •Общие сведения
- •Принцип действия дуговой сварки
- •Классификация способов сварки
- •Классификация сварных соединений и швов
- •Расчет стыковых сварных швов
- •Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке
- •Расчет угловых сварных швов
- •Уточненный расчет комбинированного сварного шва
- •Условное изображение сварных швов на чертеже
- •Некоторые буквенно-цифровые обозначения швов
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Шпоночные и шлицевые соединения
- •Типы шпоночных соединений
- •Допускаемые напряжения смятия [σ]см мПа
- •Расчет шпоночных соединений
- •Сегментные шпонки
- •Конструкция и расчет шлицевых соединений
- •Примеры расчёта
- •Соединения с натягом
- •Общие сведения
- •Расчет цилиндрических соединений с натягом
- •Примеры расчёта соединений с натягом
- •Решение.
- •Клиновые и штифтовые соединения
- •Назначение и классификация соединений
- •Классификация
- •Расчеты на прочность
- •Примеры расчёта штифтовых соединений
- •Резьбовые соединения
- •Назначение и конструкция резьбовых соединений
- •Классификация резьбовых соединений
- •Распределение нагрузки между витками резьбы
- •Виды разрушений в резьбовом соединении
- •Силы, действующие в винтовой паре
- •Момент завинчивания гайки или винта
- •Момент отвинчивания винта или гайки
- •Расчет ненапряженных болтовых соединений
- •Нагруженные только осевым усилием.
- •Болт испытывает растяжение и кручение.
- •Расчёт болта при действии поперечной нагрузки.
- •Расчет напряженных болтовых соединений
- •Болт предварительно затянут и затем нагружен внешней силой.
- •Болт подвержен действию переменных нагрузок
- •Примеры расчёта резьбовых соединений
- •Задания для расчёта деталей соединений
- •Справочные таблицы
- •Нормальные линейные размеры, мм (гост 6636–69)
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров отверстий для наиболее употребляемых квалитетов в системе отверстия
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров валов при посадках с натягом для 4 – 8-го квалитетов (система отверстия)
- •Физико-механические свойства некоторых материалов
- •Коэффициент трения f при посадках с натягом (охватываемая деталь из стали)
- •Размеры отверстий в швеллерах
- •Полоса стальная горячекатанная, мм гост 103–76
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Шпоночные и шлицевые соединения
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 (Рис. 3.1). Шпонки широко применяются в машиностроении. Шпоночные соединения делятся на ненапряжённые и напряжённые.
Рис. 3.31. Шпоночное соединение: 1 – вал; 2– ступица; 3– шпонка
Сборка и разработка ненапряжённого соединения (с призматической шпонкой) не требует приложения значительного усилия к сопрягаемым деталям. Детали, посаженные на призматическую шпонку, должны иметь крепления, предупреждающие их осевое перемещение.
Напряжённое 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.
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 [σ]см ≈ 100…120 МПа;
при чугунной ступице [σ]см ≈ 50…60 МПа.
При динамическом нагружении соединения (резкие удары) допускаемые напряжения следует понизить на 25…40%.
Допускаемые напряжения среза принимают в пределах [τ]ср ≈ 60…90 МПа. Более точные значения допускаемых напряжений приведены в таблице 3.
Допускаемые напряжения смятия [σ]см мПа
Тип соединений |
Условия эксплуатации |
Твердость поверхности |
|
до 350 НВ |
свыше 40 HRC, |
||
Неподвижное, с осевой фиксацией |
а б в |
35-50 60-100 80-120 |
40-70 100-140 120-200 |
Подвижное без нагрузки |
а б в |
15-20 20-30 25-40 |
20-35 30-60 40-70 |
Подвижное под нагрузкой |
а б в |
– – – |
3-10 5-15 10-20 |
Призматические шпонки (Рис. 3.2) выполняют прямоугольного сечения с соотношением сторон h : b ≈ 1 : 1 для валов малых диаметров и 1 : 2 для больших диаметров вала.
Рис. 3.32. 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. 3.3):
обыкновенные со скруглёнными или плоскими торцами;
направляющие (с дополнительным креплением на валу винтами) со скруглёнными или плоскими торцами.
б) Скользящие:
шпонки призматические с углубленной посадкой на вал (нормаль станкостроения);
шпонки сегментные.
Шпонки для напряжённых состояний:
А. Шпонки клиновые (с уклоном 1: 100):
врезные со скруглёнными 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.
и)
Рис. 3.33. Виды наиболее часто применяемых шпонок: с закругленными торцами (а, в), с плоскими торцами (б, г), направляющие с креплением на валу (в, г), сегментные (д); клиновые (е, ж, з), цилиндрические (и)