Общие рекомендации по повышению прочности резьбовых соединений

1. Применение болтов повышенного класса прочности (для осуществления надежной затяжки): Класс прочности ;

2. Изготовление резьбы методом накатки (снижает концентрацию):

3. Снижение коэффициента основной нагрузки за счет:

- увеличения податливости болта:

а) увеличение эффективной длины болтов (за счет установки шайб);

б) применение болтов с уменьшенным диаметром стержня ( 0,9d);

в) уменьшение модуля упругости (например,применение болтов из титана;

- уменьшения податливости фланцев:

а) уменьшение числа стыков;

б) увеличение модуля упругости;

в) увеличение толщины фланцев;

г) повышение чистоты обработки фланцев;

4. Рациональная форма фланцев с уменьшением площади контакта (снижение усилия предварительной затяжки F₀);

5. Избегать (по мере возможности) удаленного расположения болтов от центра поворота, т.к. при

6. Снижение фактора концентрации за счет увеличения радиуса скругления у впадин резьбы, места перехода к резьбе и радиуса галтели у головки:

2.2 Соединения "вал-ступица"

2.2.1 Шпоночные соединения

Ненапряженные ШС: - призматические, сегментные, круглые;

Напряженные ШС - клиновые;

Призматические ШС

Применяются в единичном и мелкосерийном производстве. Стандартизованы. При установке требуют трудоемких пригоночных операций. Шпоночные пазы на валах являются концентраторами напряжений. Не рекомендовано применение при больших частотах вращения, т.к. возможны динамические нагрузки за счет дебаланса. Соединение ступицы с валом должно осуществляться по плотной посадке (с целью снижения фреттинг-коррозии). Пазы в ступицах – протягиваются, пазы на валах – фрезеруются. На концевых участках валов желательно применять дисковые фрезы (для снижения концентрации напряжений)

Стандартные шпонки изготавливаются из чистотянутых прутков углеродистой или легированной стали с пределом прочности σ_в 500 МПа;

Момент передается с вала на ступицу боковыми гранями шпонки.

Критерии работоспособности ШС:

1. Прочность на смятие боковых граней;

2. Прочность на срез (для сегментных шпонок);

Расчет по напряжениям смятия

П олагают, что шпонка выступает на половину своей высоты (0,5h) над валом;

Тогда условие равновесия (с установленной шпонкой) относительно центра т.С: или откуда - окружная я сила ШС;

Проверочный расчет ШС (имеется вся информация):

Условие прочности: ;

Напряжение смятия на боковых гранях:

; (*)

где ( - расчетная длина шпонки;

В случаях разнородных (по прочности) материалов деталей проверка ведется по менее прочному.

Проектный расчет ШС (по определению стандартной длины шпонки):

Известен диаметр вала d, параметры ШС: высота h и ширина b шпонки, тогда из (*)

; далее выбирается длина стандартной шпонки ;

Допускаемые напряжения: - зависят от режима работы, прочности материалов вала и втулки, типа посадки втулки на вал:

Для неподвижных соединений:

- при переходных посадках [σ_см] = 80…150 МПа;

- при посадках с натягом [σ_см] = 110…200 МПа;

(меньшие значения – при ступицах из чугуна переменных нагрузках)

Для подвижных (в осевом направлении) ШС:

[σ_см] = 820…30 МПа;