2.Критерии работоспособности и расчет соединений с натягом.

Соединение с натягом должно обеспечить прочность соединения под действием внешних нагрузок, а также прочность самих деталей (вала, втулки). Прочность соединения зависит от min значения натяга для выбранной посадки, а прочность детали – max значения натяга для выбранной посадки.

Прочность соединения.

Прочность соединения определяется силами трения в сопряжении вал-втулка.

1. l

A d

P_min

A<F_тр

S*A=F_тр (S=1.52 - коэффициент запаса по сцеплению)

2. Т  l

d

P_min



Т<Т_тр

f- коэффициент трения

3.Т  l

A

A d

R

P_min F_t=2Td



Номинальный (расчетный) натяг связан с контактными давлениями Р по формуле Ляме

d₁ d d₂

P_min

E₁,E₂ – модули упругости;

₁, ₂ – коэффициент Пуассона.

Формула Ляме справедлива для абсолютно гладких тел

Реальные детали имеют шероховатые поверхности, поэтому размеры деталей измеряют по вершинам микронеровностей (измеренная величина натяга). После запрессовки микронеровности частично срезаются (при тепловой сборке внедряются друг в друга). Т.о. после сборки расчетная величина натяга становится равной

, где

N- измеренная величина натяга (определяется допусками при изготовлении)

- поправка на шероховатость;

- поправка на температуру.

Расчет прочности соединяемых деталей.

_r

2P/(1-k₁²)

P

2Pk₂²/(1-k₂²)

_t _t_t _t

_r

_экв=₁-₃ , где ₁- max напряжения, ₃- min напряжения.

Как показывает анализ, наибольшее эквивалентное напряжение возникает на внутренних поверхностях вала и втулки.

Условие прочности вала и втулки записывается следующим образом: Р_max [P].

Если материалы вала и втулки одинаковы, и вал сплошной, то расчет ведется только по втулке.

Методика выбора посадки по заданным внешним нагрузкам.

1. Определить Р_min.

2. По формуле Ляме определить минимальный расчетный натяг ( N_расч).

3. Определить измеренный min натяг N_min=N_{min расч}+_шер+_t.

4. По таблицам допусков и посадок выбрать посадку с необходимым min натягом.

5. Для выбранной посадки определить max значение натяга (по схеме плана расположения полей допусков).

6. N_{max расч}=N_max-_шер-_t.

7. По формуле Ляме определяем max контактное давление P_max.

8. Оцениваем прочность вала и втулки.

Муфты.

1. Общие сведения.

Муфтами называют устройства, предназначенные для соединения валов и для передачи крутящего момента без изменения его величины и направления.

В зависимости от конструкции муфты могут выполнять специальные функции:

1. Включение и выключение исполнительных органов машины без остановки двигателя (специальные муфты).

2. Предохранительные от перегрузок (предохранители)

3. Уменьшение динамичности (ударности нагрузок), (упругие муфты).

4. Компенсация погрешности установки валов.

5. Самоуправление по некоторым параметрам движения (например: по крутящему моменту, по направлению вращения, по скорости вращения), (автоматические муфты).

Все муфты в той или иной степени обладают компенсирующей способностью, т.к. вследствие неточности монтажа, оси валов не совпадают (не соосность валов).

_a

_r 

_a – max осевое смещение вала;

_r – max радиальное смещение вала;

- max угловое смещение вала.

Муфта будет работоспособна, если несоосность валов не превышает предельных значений, зависящих от конструкции муфты.

Неточность расположения валов вызывает дополнительные радиальные нагрузки со стороны муфты на вал. Все муфты обычно состоят из 2 полумуфт, соединяющих концы вала. Полумуфты устанавливают на цилиндрические или конические концы валов по переходным посадкам.

H7/k6,H7/m6

Муфты являются стандартными узлами и на практике подбираются по соответствующим стандартам. По меньшему диаметру соединяемых валов и проверяют по расчетному крутящему моменту, который равняется Т_р= kT T , где

k- коэффициент эксплуатации, зависит от вида нагрузки (т.е. от вида исполнительного механизма или рабочего органа);

Т – номинальный крутящий момент;

T - допускаемый муфтой крутящий момент.

Данную муфту можно собрать, если диаметры соединяемых валов различаются не более чем на 20%.

d₂  1.2d₁

d₁ d₂