Ю.Д. Морозов, В.Г. Лейбенко - Проектирование деталей машин (1085194), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

F_З = F_А·K_П· (1-χ) + F_{СТ МИН}=12000·1,5·(1-0,25) + 2164=15664 Н ;

Обеспечиваем прочность болтов по условию σ_Б · n_Б ≤ σ_Т ,

где σ_Т и n_Б – предел и запас текучести болтов,

σ_Б = F_{Б МАХ} /(π·d₁²/4) – расчетное напряжение болта;

F_{Б МАХ} = 1,3·F_З / z=1,3∙15664/8= 2545 Н - в момент затяжки РС,

(F_З+ c·F_А·К_П)/z=(15664+0,25·12000·1,5)/8=2520 Н -

- при работе с перегрузкой.

При этом σ_Б =2545/(π·4,9²/4)=135 МПа, и болты М6 д.б. выполнены только из легированной стали с n_Б = 6,5 (табл. 12.1) и пре- делом текучести σ_Т ≥σ_Б·n_Б =135·6,5=878 МПа, т.е. приемлем класс прочности болтов не ниже 10.9, σ_Т=900 МПа (табл. 12.2).

Итоги расчета конструктивно приемлемых вариантов РС, для выбора целесообразного, приведены в табл. 12.3.

.

* Здесь рассматриваются РС с установкой болтов в отверстия соединяемых детелей с зазором. Соединения чистыми болтами для отверстий из-под развертки отнесены к штифтовым – см. п. 13.

- 33 -

12.2. Расчет резьбового соединения (РС), работающего на сдвиг*

Исходные данные: F_С – сила сдвига РС центральная; K_П; характеристики РС: диаметр d, шаг t резьбы и число z болтов; j – число поверхностей сдвига; вид (контролируемость) затяжки.

Цель расчета - обоснование материала, размеров d · t резьбы и числа z болтов РС, соответствую- щих исходным данным, критериям работоспособности и конструктивным требованиям.

Определить - силу затяжки одного болта РС из условия несдвигаемости F_З1≥ F_С·K_П·n_f /(f·z·j),

где f – коэффициент сцепления РС, f=0,1…0,15; n_f - запас несдвигаемости, n_f ≥(1,5…2),

- напряжение болта в момент затяжки σ_Б=1,3·F_З1/(π·d₁²/4), здесь d₁=d-1,08·t.

Выбрать материал болтов (табл.12.2) с пределом текучести σ_Т≥σ_Б·n_Б,

где n_Б - запас прочности болта (табл. 12.1).

При необходимости изменить размеры резьбы или число болтов, либо применить иной тип соединения.

* Для предотвращения сдвига целесообразнее применять штифтовые или шпоночные соединения.

Пример 12.2п. Расчет резьбового соединения (РС), воспринимающего центральный сдвиг

Исходные данные: F_С=2800 Н; К_П=1,5; характеристики РС: диаметр d=16 мм и шаг t=1,75 мм резьбы болтов, z=4; затяжка РС неконтролируемая; материал соединяемых листов – сталь 45 (толщина листов Н_Л =10 мм), j=1.

Определяем - силу затяжки одного болта из условия несдвигаемости РС при запасе несдвигаемости n_f=1,5 и коэффициенте сцепления f=0,15: F_З1≥ F_С·K_П·n_f /(f·z·j)=2800·1,5·1,5/(0,15·4·1)=10500 Н,

- расчетное напряжение болта в момент затяжки σ_б=1,3·F_З1/(π· ²/4)= 1,3·10500/(π·14,1²/4)=87,4 МПа,

здесь d₁= d-1,08·t=16-1.08 1.75=14,1 мм – внутренний диаметр резьбы М16 с шагом t = 1,75 мм.

Выбираем материал болта по пределу текучести, найденному из условия прочности при запасе прочности n_Б =4 (табл. 12.1): σ_Т≥σ_Б·n_Б=87,4·4=350 МПа. Принимаем болты М16 ·35. 66 ГОС Т 7505-70 (материал болтов – сталь 45, класс прочности 6.6, σ_Т =360 МПа (табл. 12.2), обеспечивающие работоспособность РС.

13. Расчет штифтовых соединений (ШтС)

Исходные данные: F_С - сила сдвига центральная; Кп; характеристики ШтС: диаметр d_Ш, рабочая длина L_Ш и число z_Ш штифтов; Н_Л1(2) - толщина соединяемых листов; материалы деталей ШтС.

Ц ель расчета – обоснование размеров и материалов штифтового соединения, соответствующих исходным данным, конструктивным требованиям и критериям работоспособности:

F_С·К_П ≤ [F_СР]= A_CР·[τ]_CР – из условия несрезаемости штифтов,

[F_CM]=(A_{CM i}·[σ]_{CM i}) _MIN - из условия несминаемости деталей соединения,

где A_CР – площадь среза z_Ш штифтов;

[τ]_CР – допускаемое напряжение среза материала штифта, [τ]_CР = τ_Т / n_T ≈ 0,5·σ_Т / n_T;

[σ]_{CM i} – допускаемое напряжение смятия материалов деталей, [σ]_{CM i} = σ_{Т i}/n_T;

n_T – запас прочности, для средних условий эксплуатации, n_T ≈ 1,5;

A_{CM i} – расчетная площадь смятия соединения:

- в соединении “поперечный” срез штифтов A_{CM i}= d_Ш·Н_Л1(2)·z_Ш, A_CР= z_Ш·π·d_Ш²/4;

- в соединении “продольный” срез штифтов (круглых шпонок) A_{CM i}= 0,5·d_Ш·L_Ш·z_Ш, A_CР= d_Ш·L_Ш·z_Ш.

При получении неудовлетворительного результата доработать соединение, изменив размеры или количество или материал деталей ШтС, либо применить иной тип соединения, и повторить расчеты.

Пример 13п. Расчет ШтС, предназначенного для замены РС в примере 12.2п.

Исходные данные: F_С=2800 Н; К_П=1,5; z=4 - число штифтов ШтС, работающих на поперечный срез; материал всех деталей ШтС – сталь 45 (σ_Т =360 МПа); толщина листов, соединяемых в нахлестку, Н₁=Н₂=10 мм.

Определяем диаметр d_Ш штифтов из условия их прочности на срез τ_С≤[τ_Т]≈ 0,5·σ_Т / n_T=0,5·360/1,5=120 МПа,

здесь n_T =1,5 – запас прочности; τ_С= F_С/(z_Ш·π·d_Ш²/4) – напряжение среза штифта.

Откуда d_Ш ≥√4·F_С/(z_Ш·π·[τ_Т]) = √4·2800/(4·π·120)= 1,95 мм и м.б. применены штифты 2·25 ГОСТ 3128-70 (d_Ш =2 мм).

Проверка ШтС на смятие: σ_CM = F_С/(z_Ш· d_Ш ·Н₁₍₂₎)=2800/(4·2·10)=35 МПа, что меньше чем [σ]_CM= σ_Т /n_T = 360/1,5= 240 МПа.

PS. В рассмотренном ШтС возможно применение только 2-х штифтов диаметром 3 мм (d_Ш ≥1,95·2^0,5=2,76 мм).

14. Расчет соединений призматическими шпонками (ШпС)

Исходные данные: Т_СДВ=Т_В·К_П; d_В и L_СТ – диаметр вала и длина ступицы колеса в неподвижном ШпС; материалы вала и ступицы (материал призматической шпонки – сталь 45).

Цель расчета – обоснование размеров и материалов деталей соединения, соответствующих исходным данным, критериям работоспособности и конструктивным требованиям.

Выбрать размеры b_*h сечения призматической шпонки по диаметру вала (табл. 14.1).

Обосновать длину L шпонки не менее допускаемой [L], гарантирующей несминаемость соеди- нения L [L] = 410³T_СДВ/(d_Вh[_см) + b мм, здесь [_см - допускаемое напряжение смятия [определять по наименее прочной детали [_см ≈ _{T MIN} / 2 (для хрупких материалов - [_см ≈ _В / 2)].

При получении неприемлемого результата L>L_СТ изменить либо конструкцию (количество шпонок, размеры) или материалы ШпС, либо применить иной тип соединения.

- 34 -

Пример 14п. Итоги расчетов ШпС редуктора по рис. 13.1 (табл. 14.2).

15. Расчет соединения вала с втулкой посадкой с натягом (СгН)

Исходные данные: T_СДВ =Т·К_П; Проектные характеристики соединения: d – диаметр, посадка и b – ширина; диаметры деталей: D_A - наружный у охватывающей втулки (индекс А) и d_В - внутренний у охватываемого пустотелого вала (индекс В); R_aA и R_aВ - шероховатость посадочных поверхностей; материалы втулки и вала; установившаяся температура; способ сборки.

Цель расчета – обоснование работоспособности соединения согласно исходным данным.

Установить допуски посадочного диаметра d для втулки - Т_А и вала - Т_В и средний натяг соедине- ния N_СР согласно предельных отклонений d_А(В) для заданной посадки по ГОСТ 25346-89.

Определить: - допуск вероятностного натяга СгН T_N=√ Т_А²+Т_В²;

- наибольший (наименьший) расчетные натяги N_{MAX (MIN)} с учетом поправок на обмятие шероховато- стей - ∆N_Ra=5,5·(R_аA+R_аВ) и на температурные деформации деталей - ∆N_t=10^-3·d·(α_А-α_В)·(t_Р-t₀) [здесь α_А и α_В – коэффициенты линейного расширения материалов деталей (табл. 15.1), работающих в диапазоне температур от начальной t₀ до установившейся t_P] N_{MIN (MAX)} = N_СР ±T_N/2 – ∆N_Ra [± ∆N_t],

Характеристики

Список файлов книги