- •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
Примеры расчёта штифтовых соединений
Пример 1. Рассчитать напряженное клиновое соединение. Сила, действующая на стержень, 600 кН. Материал клина и стержня – сталь, втулки – чугунное литье [9].
Решение.
Определяем диаметр хвостовика стержня из расчета на растяжение его сечения с отверстием для клина
.
По ГОСТ 6636-60 принимаем d = 160 мм.
Толщина клина равна δ = 0,25·d = 0,25·160 = 40 мм.
Диаметр верхней части D чугунной втулки по условию смятия её опорной поверхности принимаем D = 2 d = 2·160 = 320 мм.
Диаметр нижней части втулки D1 принимаем
D1 = (0,8...0,9)D = (0,8...0.9)320 = 280 мм.
Проверяем полученный диаметр D1 расчетом втулки на растяжение
,
что меньше допускаемого для чугунной втулки напряжения [σ]см = 25...30 МПа. Следовательно, диаметр втулки D1 = 280 мм рассчитан правильно.
Расстояния h1 и h2 принимаем равными
h1 = h2 = (0,6...0,8) d = (0,6...0,8)·160 = 110 мм.
Проверяем полученные величины h1 и h2 расчетом хвостовика стержня на срез:
для стержня
,
что соответствует допускаемому для стали напряжению [τ]С = 20...35 МПа;
для втулки
;
что соответствует допускаемому для чугунной втулки напряжению [τ]С = 20...25 МПа.
Определяем диаметр бурта стержня d1 из расчета его на смятие:
По ГОСТ 6636-69 принимаем d1 = 210 мм.
Толщину бурта ∆ стержня определяем из расчета бурта на изгиб.
Принимаем ∆ = 40 мм.
Высоту клина h, определяем из его расчета на изгиб под действием момента:
По ГОСТ 6630-69 принимаем h = 180 мм .
Проверяем на смятие опорные поверхности:
клина и стержня
σСМ = 1,25 – P/(δ·d) = 1,25·600·103/(40·160) = 117 МПа,
что меньше допускаемого [σ]СМ = 150... 200 Мпа – σСМ<[σ]СМ;
клина и втулки
,
что также меньше допускаемого напряжения для чугунной втулки [σ]СМ = 80...120 Мпа – σСМ<[σ]СМ.
Длину клина принимаем равной
L = (1,2…1,5)D1 = 450 мм.
Пример 2. Рассчитать цилиндрический штифт крепления шестерни на валу (рис. 2). Диаметр вала dв = 60 мм; крутящий момент МК = 200 Н·м.
Решение.
Принимая рекомендуемое для штифтов значение допускаемых напряжений среза [τ]СР = 60 МПа, вычисляем диаметр штифта:
.
По ГОСТ 3128-70 принимаем диаметр штифта 10 мм.
Для передачи заданного момента кручения в соединении необходимо применить стандартный цилиндрический штифт [11].
Штифт 10h1185 ГОСТ 3128-70.
Резьбовые соединения
Назначение и конструкция резьбовых соединений
Резьбовые соединения – самый распространённый вид соединений вообще, и разъёмных в частности. Это объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надёжностью, способностью воспринимать большие нагрузки и создавать большие усилия затяжки, малыми размерами и весом, относительной простотой изготовления с соблюдением высокой точности. Основой всех соединений является резьба.
ГОСТ 11708-66 устанавливает основные определения для резьб общего назначения.
Резьба – поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности.
Цилиндрическая резьба – резьба, образованная на цилиндрической поверхности.
Коническая резьба – резьба, образованная на конической поверхности.
Рис. 6.60. Профиль метрической резьбы
Рис. 6.61. Образование витков резьбы
Наружная резьба – резьба, образованная на наружной, охватываемой поверхности, которая носит название болт или винт.
Внутренняя резьба – резьба, образованная на внутренней, охватывающей поверхности которая носит название гайка.
Правая резьба – резьба, образованная контуром, вращающимся по часовой стрелке и перемещающимся вдоль оси в направление от наблюдателя.
Левая резьба – резьба, образованная контуром, вращающимся против часовой стрелке и перемещающимся вдоль оси в направление от наблюдателя.
По числу заходов резьбы подразделяются на однозаходные и многозаходные.
Ось резьбы – прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу.
Профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось.
Боковые стороны профиля – прямолинейные участки профиля, принадлежащие винтовым поверхностям.
Вершина профиля – участок профиля, соединяющий боковые стороны выступа.
Впадина профиля – участок профиля, соединяющий боковые стороны канавки.
Угол профиля α – угол между боковыми сторонами профиля.
Углы наклона сторон профиля β и γ – угол между боковыми сторонами профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для резьб с симметричным профилем углы наклона сторон равны половине угла профиля (/2).
Рабочая высота профиля Н1 – высота соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьб в направлении, перпендикулярном к оси резьбы.
Сбег резьбы – участок неполного профиля в зоне перехода резьбы к гладкой части.
Длина резьбы – длина участка поверхности, на котором образована резьба, включая сбег резьбы и фаску.
Длина резьбы с полным профилем – длина участка на котором резьба имеет полный профиль.
Длина свинчивания – длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьб в осевом направлении.
Резьбовое соединение – соединение деталей с помощью резьбы, обеспечивающее их относительную неподвижность или заданное перемещение одной детали относительно другой. Конструктивно резьбовые соединения очень разнообразны, но все могут быть отнесены к одному из следующих двух типов:
резьбовые соединения, осуществляемые непосредственным свинчиванием соединяемых деталей, без использования специальных соединительных деталей;
резьбовые соединения, осуществляемые при помощи специальных соединительных деталей: болтов, винтов и шпилек с гайками и шайбами.