32. Условие герметичности стыков в резьбовых соединениях.
Герметичность резьбовых соединений достигается главным образом заполнением уплотнительным материалом зазора между внутренней и наружной резьбой. Для решения такой задачи применяют различные типы уплотнений. Используются следующие свойства уплотнительных материалов: способность создавать напряжения сжатия в упорном стыке, силу сцепления (когезию) и адгезию уплотнительного материала с телом резьбовой детали. Также учитывают структуру применяемой резьбы, коническую или цилиндрическую, качество и изношенность резьбовой части деталей.
При обеспечении герметичности стыка необходимо, чтобы остаточная сила затяжки Fg = 0. При обеспечении надежности принимают
F0 = kЗ (1 – c) F,
где kЗ – коэффициент запаса предварительной затяжки. В соединениях без прокладок при постоянной нагрузке принимают kЗ = 1,25…2,0; при переменной – kЗ = 2…4.
На герметичность резьбовых соединений значительное влияние оказывает момент свинчивания. При сборке труб на резьбе необходимо обеспечивать их соосность, а также прочность и плотность соединений.
Определение условий герметичности резьбового соединения для случая изношенной резьбы – более сложная задача.
Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях – и крепёжных, и соединяемых, некоторых напряжений. В упруго напряжённых телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени. Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него.
33. Конструкции шпоночных соединений.
Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соприкасающихся деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей. Шпонки применяют для передачи крутящего момента от вала к ступице и наоборот.
Шпоночные соединения разделяют на две группы: ненапряженные, осуществляемые призматическими или сегментными шпонками, и напряженные – клиновыми шпонками.
Шпонки всех основных видов стандартизованы и их размеры выбирают по ГОСТам в зависимости от диаметра вала d. Стандартными является сечение шпонки b x h.
b = (0,25…0,30)db
Длина шпонки l определяется обычно длиной ступицы lст:
lp = lст – (5…10)мм
Шпоночные соединения просты по конструкции и надежны, но они ослабляют вал и являются концентраторами напряжений. Недостатком призматических шпонок являются также трудность обеспечения их взаимозаменяемости, т.е. необходимость ручной пригонки или подбора. Сегментные шпонки более технологичны, чем призматические, и положение их на валу более устойчиво. Однако, они требуют более глубокой канавки на валу, и сборка соединения с сегментной шпонкой сложнее, чем с призматической.
34. Расчёт призматических шпонок.
В зависимости от диаметра вала d выбирают размеры шпонки b х h, а ее длину принимают на 5-10 мм меньше длины ступицы, округляя до ближайшего большего значения по стандарту. После подбора шпонки соединение проверяют на смятие. Напряжения смятия определяют в предположении их равномерного распределения по поверхности контакта:
где Ft=2T/d — сила, передаваемая шпонкой; Асм — площадь смятия;
Асм = (h - t1) lp
На смятие рассчитывают выступающую из вала часть шпонки.
Следовательно,
где Т — передаваемый момент, Нмм; d — диаметр вала, мм; (h – t1) — рабочая глубина паза, мм; lр — рабочая длина шпонки, мм (для шпонок с плоским торцом lр =l, со скругленными торцами lp = l-b); [σ]см - допускаемое напряжение.
Расчетную длину шпонки округляют до ближайшего большего размера. Длину ступицы lст принимают на 8... 10 мм больше длины шпонки.
При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка между всеми шпонками распределяется равномерно.
Для ответственных соединений призматическую шпонку проверяют на срез
где τср — расчетное напряжение на срез, МПа; b — ширина шпонки, мм; lр — рабочая длина шпонки, мм; [τ]ср — допускаемое напряжение на срез.