16.4. Розрахунок на міцність стрижня болта

Стрижень працює лише на розтяг. Різеве з’єднання у цьому випадку є ненапруженим.

Перевірковий розрахунок ненапруженого різевого з’єднання.

Умова міцності на розтяг:

, (16.5)

де і – відповідно розрахункова і допустима напруги розтягу в поперечному перерізі нарізної частини гака (болта, ґвинта); F – розтягувальна сила; d₁ – внутрішній діаметр різі.

Проектний розрахунок. Він зводиться до визначення внутрішнього діаметра різі d₁ за умови міцності (16.5):

, (16.6)

де – допустима напруга на розтяг; – границя плинності матеріалу гака; =1,5÷3,0 – допустимий коефіцієнт запасу міцності.

РОЗДІЛ 6. ПРУЖИНИ. ОПТИМАЛЬНЕ ПРОЕКТУВАННЯ

Деталей машин

Глава 17. Пружини

17.1. Загальні відомості, призначення та класифікація пружин

Пружина як пружний елемент – деталь, що призначена для поглинання і віддачі механічної енергії шляхом використання сил пружності її деформованого стану.

Пружини мають широке розповсюдження в сучасних машинах, верстатах, приладах. У конструкціях багатьох механізмів можуть бути десятки і сотні пружин, які виконують відповідальні і складні функції, а саме:

– створюють задані постійні сили – початкового стиску або натягу в передачах тертям, гальмах, фрикційних муфтах, клапанах, запобіжних пристроях, вальницях; зрівноважують сили важкості та інші сили;

– виконують функції двигуна завдяки попередньому акумулюванню енергії шляхом заводу (пружини приладів точної механіки, наприклад, годинників);

– здійснюють силове замикання кінематичних пар, в основному кулачкових, щоб позбутися впливу люфтів (проміжків) на точність переміщень або спростити конструкцію механізмів;

– служать як віброізолятори чи амортизатори в транспортних машинах – автах, вагонах, приладах, опорах машин;

– сприймають енергію ударів (буферні пружини вагонів, артилерійських гарматах і т. ін); завдяки пружним елементам енергія удару поглинається на великих переміщеннях і сила удару відповідно зменшується; буферні та віброізоляційні пружини на відміну від попередніх акумулюють не корисну, а шкідливу для роботи машини енергію;

– служать для вимірювання сил, температур, переміщень, які спричиняють пружні деформації пружин (у вимірювальних приладах).

За видом навантаги розрізняють пружини розтягу, стиску, кручення та згину, а за формою та конструкцією – на ґвинтові та іншої форми.

Найросповсюдженішими є виті циліндричні ґвинтові пружини розтягу і стиску, які виготовляються із дроту круглого перерізу (діаметр дроту умовно до 10 мм). Але коли діаметр заготовки сягає 100 мм і більше, то це вже не дріт, а спеціальний прокат круглого перерізу (пружини-амортизатори ракетних установок).

Пружини розтягу, як правило, навивають без просвітів між витками, а у більшості випадків – з початковим натягом (тиском) між витками, який частово компенсує зовнішню навантагу. Натяг звичайно складає (0,25÷0,3)F_гр, де F_гр – граничне зусилля для пружини, при якому повністю вичерпуються пружні властивості матеріалу.

У конструкціях пружин розтягу передбачені зачіпки – кінцеві відігнуті витки, якими ці пружини сприймають зовнішню навантагу (для пружин діаметром до 4 мм). Витки-зачіпки мають високу концентрацію напруг в місцях відгину і зменшений втомний опір.

Пружини розтягу діаметром більше 4 мм мають часто зачіпки.

Пружини стиску навивають з просвітом між витками, який повинен на 10÷20% перевищувати вісеві пружні переміщення кожного витка при найбільшій зовнішній навантазі.

Для створення опорних площин кінцеві витки пружин стиску підтискуються до сусідніх і їх зішліфовують перпендикулярно осі.

Співвісність пружин зі спряжуваними деталями забезпечу­ється встановленням опорних витків у спеціальні тарілки, у розточки корпуса, рівці. Так само центрують і концентричні пружини.

Якщо пружини довгі, то вони під навантагю втрачають стійкість (роздаються). Тому такі пружини ставлять на спеціальні оправки або в стакани.

Пружини кручення. Конструктивно виті циліндричні пружини кручення аналогічні витим пружинам розтягу і стиску. Щоб уникнути тертя при навантаженні їх навивають з невеликим просвітом (в межах 0,5 мм). Вони мають особливі причіпи (кінці) для передачі пружині закручу­вального моменту. Ці пружини звичайно встановлюють на оправках.