Детали машин шпоры. Расчеты на прочность. Виды циклов. Контактное напряжение

• Название: Расчеты на прочность. Виды циклов. Контактное напряжение
• Дата: 02.09.2018
• Размер: 1.33 Mb.
• Имя файла: Детали машин шпоры.doc
• Тип: Документы; #49599
• страница: 5 из 5

 []_СМ , где K_g – коэффициент динамичности, K_СМ – коэффициент концентрации нагрузки, ℓ – рабочая длина соединения, S_F – удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно оси вала

Расчет на износ

, где K_ИЗН – коэффициент концентрации нагрузки

Соединение деталей с натягом

Соединение с натягом осуществляется одним из способов:

1. с нагревом охватываемых деталей

2. с охлаждением охватываемых деталей

3. запрессовкой

4. с применением гидрораспора (подвод масла под давлением в место сопряжения)

Расчетом находится натяг с подбором соответсвующей посадки. В зависимости от этого определяется осевое усилие при запрессовке или t нагрева (охлаждении) деталей.

РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Помимо выполнения крепежных функуий винтовые пары широко применяются для преобразования вращательного движения в поступательное, т.е. выполняют роль механизмов.

Достоинства:

– рациональная форма, компактность и конструктивная простота

– высокая несущая способность

– удобство сборки и разборки

– широкие регулировочные возможности

Недостатки:

– уязвимы при переменных нагрузках

– склонность к самоотвинчиванию при вибрациях

Основные параметры резьбы



d – наружный диаметр;

d₁ – внутренний диаметр;

d₂ – средний диаметр;

£ – угол профиля резьбы;

p – шаг резьбы;

P₀ – ширина основания;

 = – P₀/P – коэффициент использования резьбы;

H – высота гайки;

t = n₀P – ход резьбы, для однозаходной резьбы t = P

n₀ – число заходов;

– угол подъема винтовой линии;

При вращении винта на опорной поверхности витка возникает окружная сила трения F_ТР =F_П f = F f /[cos(/2)  cos ]. Составляющая силы трения на плоскость, перпендикулярную оси винта F_ТР = F_ТРcos  = F  f/ cos(/2) = Ff , где f  = f/cos(/2) – приведенный коэффициент трения в резьбе, f – коэффициент трения пары материалов винта и гайки.

Классификация резьб

По форме поверхности, на которой нанесена резьба:

– цилиндрические

– конические

Конические резьбы обеспечивают без специальных уплотнений герметичность соединения. Применяются для соединения трубопроводов, гидросистем, бензосистем и т.д.

По направлению винтовой линии: правые и левые. Левые применяются в случаях, когда это обусловлено кинематикой механизма и для предохранения самоотвинчивания.

По назначению:

– крепежные, применяемые для резьбовых соединений

– крепежно-уплотнительные (трубопроводы, арматуры)

– резьбы винтовых механизмов (преобразование движения)

По числу винтовых линий: однозаходные и многозаходные.

Характеристика крепежных и крепежно-уплотнительных резьб.

Они бывают метрические и дюймовые. В машиностроении применяются метрические резьбы с крупным и мелкими шагами. Последние предназначены для нарезания на тонкостенных деталях и валах. Они также применяются для регулировки и в случаях ответственных соединений. Применение дюймовых цилиндрических резьб огранивается случаями замены существующих деталей или выполнения необходимых сопряжений с импортными деталями. Дюймовые конические резьбы используют как крепежно-уплотняющие.

Расчет резьб

Под действием осевого усилия F резьбы работают и рассчитываются на:

1) срез условно по сечениям винта и гайки

2) на смятие и износостойкость

Расчет резьб на срез

Уравнение прочности _СР = F/A  []_СР  0,6 []_P. Здесь площадь среза у винта A_В = d₁H, у гайки A_Г = dH.

Расчет на смятие

На смятие работают и рассчитываются резьбы крепежные изделия, у которых поверхности контакта витков винта и гайки проскальзывают только в процессе затяжки соединения. Площадь смятия принимается как проекция контактной поверхности резьбы на плоскость, нормальную оси винта (перпендикулярную силе F).

A_СМ = (d²/4 – d₁²/4)  H/P, где H/P – число поверхностей смятия (рабочих витков) на высоте гайки H.

Уравнение прочности: _СМ = F/A_СМ = 4FP / [(d²-d₁²)H]  []СМ  0,5 []_P.

Если крепежное изделие стандартно, то H  0,8d из условие прочности резьбы на срез и смятие.

Расчет на износостойкость

На износостойкость рассчитываются подвижно контактирующие резьбы грузовых винтовых механизмов. Расчет ведется по давлению на рабочих поверхностях витков резьбы. p = F /A = 4FP / [(d²-d₁²)H]  [p], где A – площадь, [p] – допускаемое давление – параметр износостойкости, устанавливаемый опытным путем.

Ограничение высоты гайки

Вследствие различных деформаций болта (неравномерное распределение нагрузки по виткам) целесообразно конструктивно ограничивать высоту гайки H 2,5d. Если по расчету получается больше, то следует увеличить диаметр резьбы.

Расчеты незатянутых и затянутых болтов

При стандартизации деталей резьбовых соединений соотношения их элементов устанавливается так, чтобы лимитирующим фактором была прочность тела болта. Это позволяет при их использовании ограничиться расчетом только болта. В зависимости от условий работы обыкновенные болты могут быть незатянутыми и затянутыми.

Незатянутые болты характеризуются отсутствием начальной затяжки. Здесь расчетной является внешняя осевая сила F. Незатянутые болты работают и рассчитываются на растяжение. Проверочный расчет:

_P = F/A= 4F /(d₁²)  []

Проектный расчет:



У затянутых болтов сила F возникает при затяжке. В других случаях осевая сила на винт создается внешней нагрузкой (домкраты). При вращении болтов преодолеваются 2 момента сопротивлению: момент в резьбе T­_P и момент на торце T_T. Они суммируются на рукоятке ключа T = T_P – T_T. В опасном сечении винта действует полная сила F. Эпюры F и T строят для выявления опасного сечения и характера напряженного состояния винта.

Момент трения на торце

В зависимости от того, какая из деталей вращается, торец может быть кольцевым или сплошным (круговым). В общем случае для кольцевого торца элементарная сила трения:

dF_ТР = dAp f_T, где p = 4F/{(D²–d₀²)} – давление. Элементарный момент трения dT_T = dApf_T, где dA = d_d_.

Момент трения на торце T_T = Ff_Td_T/2

Диаметр трения:



КПД

Для пары винт-гайка при завинчивании

При отвинчивании

КПД винтового механизма (с учетом трения на торце)

Самоторможение винтовой пары соблюдается при условии  <   = arctg f . Т.к. у крепежных резьб это условие соблюдается, то они являются самотормозящими.

Затянутые болты, грузовые и ходовые винты работают и рассчитываются на сложное сопротивление.

Проверочный расчет:

_P = 4F/(d₁²), _K = T₂/ (0,2d₁³),



Проектный расчет

Т.к. напряжение кручения можно определить только при известных размерах, то задача проектного расчета решается приближенно



С – коэффициент, учитывающий напряжение кручения.

по ГОСТу с последующим проверочным расчетом.