Приведённые выше формулы для расчёта прочности деталей основаны предположении, что давление распределяется равномерно по поверхности контакта. На самом деле эпюра искривлена, по краям наблюдаются концентрации давления (напряжения) и вытеснение стали, металла от середины соединения к краям.
Эффект концентрации можно уменьшить, создав соединение (на рисунке). Значение коэффициента концентрации в прессовом соединении зависит от: механической производительности материалов (выше прочность, выше концентрация), размеров деталей, создаваемого давления, рода нагрузки.
Использование в расчётах табличных натягов часто приводит к завышенным значениям запаса прочности соединения. Надо пользоваться натягами, рассчитанными с помощью вероятностных методов расчёта. Использование вероятностных методов расчёта позволяет оптимизировать выбранный натяг и учитывать вероятность отказов.
Во время работы прессового соединения наблюдается коррозия – механическое изнашивание, связанное с циклическими микро перемещениями поверхности посадки:
Изгибающий момент М и кручение момента Т распространяются внутрь втулки. При вращении деформирующиеся изгибы (растяжение и сжатие) циклически меняются на противоположное при повороте на 1800 и сопровождаются микросдвигами. Кручение вызывает микросдвиги при ускорении. Уменьшить это явление можно:
- повышением твёрдости поверхности посадки
- уменьшением напряжения путём увеличения диаметров в месте посадки d
- увеличением натяга, а значит, и давления p и, следовательно, сил трения
- изготовлением кольцевых проточек, которые увеличивают податливость втулки и позволяют ей деформироваться вместе с валом, уменьшая микросдвиги.
20. Дополнительные указания к расчёту прессового соединения.
Расчёт:
Условие, при котором в детали не будет деформаций: σэкв = σmax-σmin ≤ σT, где σmax и σmin – максимальное и минимальное напряжения.
Для втулки: σmax = σt2 , σmin = σ2 – p
σT2 – предел текучести для материала втулки.
Для вала: σmax = 0 , σmin = -σt
σT1 – предел текучести для материала вала.
Дополнительные указания к расчётам:
21. Конструкции резьбовых соединений. Резьба, геометрические параметры, типы резьб.
Резьба — равномерно расположенные выступы или впадины постоянного сечения, образованные на цилиндрической или конической поверхности по винтовой линии с постоянным шагом. Является основным элементом резьбового соединения, винтовой передачи а также червячного соединения зубчато-винтовой передачи.
Резьбовые соединения осуществляются с помощью резьбовых крепежных изделий. К ним относятся болты, винты, шпильки, гайки, детали трубопроводов.
Резьбовые соединения делятся на: болтовое соединение; винтовое соединение; шпилечное соединение.
Болт – цилиндрический стержень с резьбой, имеющий головку. За головку болт вращают или, наоборот, удерживают от вращения при соединении деталей. Нарезной частью стержня болт ввинчивается в гайку.
Винт — отличается от болта только тем, что ввинчивается не в гайку, а в резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей.
Головка болта имеет форму шестигранной призмы. Стержень болта входит в отверстие соединяемых деталей с зазором. На стержень болта навинчивается гайка. Между гайкой и соединяемыми деталями во избежание повреждения вращающейся детали, гайкой ставят кольцевую пластинку — шайбу.
Шпилька – цилиндрический стержень, имеющий винтовую нарезку с обоих концов. При соединении шпилькой ее ввертывают в одну из скрепляемых деталей, а на другой конец шпильки навинчивают гайку.
Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой.
Во избежание самоотвинчивания применяют гаечные замки. Примеры гаечных замков: контргайка— вторая гайка, навертываемая поверх основной гайки и создающая в резьбе дополнительную силу трения. Шплинт — проволока полукруглого поперечного сечения, сложенная вдвое и пропущенная через гайку и болт или только через болт.
Геометрические параметры резьбы:
- шаг (P) — расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, - наружный диаметр (D, d) – диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D);
- средний диаметр (D2, d2) – диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
- внутренний диаметр (D1, d1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1) или вершины внутренней резьбы (D1);
- ход (Ph) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°
Ph = Pn, где n — число заходов;
Типы резьб:
1. Метрическая, M. Профиль — равносторонний треугольник (угол при вершине 60°)
2. Трапецеидальные, Tr
3. Прямоугольные.
4. Цилиндрическая, MJ
5. Упорная, S