Предисловие

Совершенствование технологии строительных процессов невозможно без модернизации машинного парка. При этом требуются новые научно-технические, конструкторские решения, уменьшение массы машины и др.

Курс "Детали машин" базируется на знаниях по предметам: математика, физика теоретическая механика, сопротивление материалов и др.

Задача курса "Детали машин" заключается в том, чтобы изучить конструкцию, назначение, основные параметры деталей общего назначения составных элементов узлов и механизмов строительных и дорожных машин.

Конспект лекций написан с учётом терминологии, обозначений параметров, единиц измерения, регламентированных ГОСТами.

Надеюсь, что данный конспект лекций будет полезен студентам 3-нх курсов строительного факультета при подготовке к экзамену по дисциплине "Механизация и автоматизация".

Тема: " Соединения "

План:

1. Назначение, область применения.

2. Классификация, конструктивное исполнение.

3. Расчёт на прочность.

Детали и узлы составляющие машину, связаны между собой тем или иным способом.

Они разделяются на подвижные, к ним относятся шарниры, подшипники, зацепления; и неподвижные- резьбовые, сварные, шпоночные и др. соединения.

Они разделяются на: разъёмные- резьбовые, штифтовые, клиновые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные; и неразъёмные- заклёпочные, сварные, прессовые.

По типу соединяемых деталей:

I. соединение деталей типа вал и ступица: шпоночные, шлицевые, профильные;

П.соединения всех остальных деталей (корпусных, трубчатых, листовых): резьбовые, сварные, заклёпочные, клиновые.

Надёжность работы соединений во многом зависит от прочности. Следовательно, условием работоспособности соединений является статическая и усталостная прочность.

Большое значение имеет равнопрочность соединения, необеспеченность которой приводит к увеличению размеров соединяемых деталей.

Шпоночные соединения.

Шпонкой называют деталь, соединяющую вал и ступицу для передачи вращающего момента.

Преимущества:

Вследствие простоты и надёжности конструкции, сравнительно низкой стоимости, удобства сборки-разборки, шпоночные соединения широко применяются в малонагруженных соединениях СМ.

Недостатки:

Ослабление вала и ступицы шпоночными пазами, уменьшающими поперечное сечение и, главное, вызывающими значительную концентрацию напряжений, что приводит к снижению сопротивления усталости вала.

Область использования: тихоходные (среднескоростные) передачи V<15 м/с.

Шпоночные соединения могут быть напряжёнными и ненапряжёнными.

К ненапряжённым относятся призматические и сегментные.

К напряжённым - клиновые и тангенциальные.

Призматическая шпонка

Шпоночные пазы в ступицах выполняют долблением или протяги­ванием, а на валу фрезерованием пальцевой или дисковой фрезой.

1. В тех случаях, когда ступица должна перемещаться вдоль вала, устанавливают направляющую призматическую шпонку.

Призматические шпонки бывают: со скруглёнными и плоскими торцами

У стандартных шпонок размер b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия.

Подбор шпонок осуществляется по Ǿ вала, а длину принимают на 5-10 мм меньше длины ступицы и проверяют

н а смятие:

,

где:

Рокр - окружная сила,

F_CM - площадь смятия,

М кр - крутящий момент,

h - высота шпонки,

d - диаметр вала,

t₁ – глубина паза на валу,

1 р - расчётная длина шпонки, 1_Р = 1-Ь.

Срез шпонки маловероятен, но при необходимости:

2. Сегментные шпонки- представляют собой пластины в виде сегмента, закладываемые в пазы на валы.

Работают сегментные шпонки аналогично призматическим.

Крепление сегментных шпонок на валу надежнее в сравнении с призматическими вследствие большой глубины врезания, однако ослабление вала- их недостаток.

Сегментные шпонки стандартизованы. Проверяют соединения на прочность в основном по напряжениям смятия ( реже - на срез):

3. Клиновые шпонки.

В отличие от призматической шпонки они создают напряженное соединение. Шпонки представляют собой клинья с уклоном 1:100, вводимые в пазы с усилием ( обычно ударами молотка).

Преимущества: На рабочих поверхностях шпонки возникают силы трения, позволяющие передавать не только вращающий момент, но и осевую силу. Поэтому стопорение деталей от осевого перемещения можно предотвратить применением клиновых шпонок.

Недостатки: Клиновая форма шпонки вызывает перекос деталей соединения ступица-вал, в результате которого их торцы оказываются неперпендикулярными к оси вала.

Кроме того, при использовании клиновых шпонок возможно радиальное смещение ступицы по отношению к валу - это вызывает биения, что неблагоприятно для машины.

Область применения - тихоходные передачи V<< 15 м/с.

Клиновые шпонки стандартизованы.

С оединения клиновыми шпонками проверяют на смятие поверхностей контакта шпонки и ступицы:

l- длина рабочей части;

f = 0,1...0,15 - коэф.трения.

4. Цилиндрические шпонки ( со штифтом).

Область применения - для крепления деталей на конце вала.

Цилиндрические шпонки устанавливаются с натягом.

Расчитываются на смятие:

5. Тангенциальные шпонки.

Они, как и клиновые, создают натяг между валом и ступицей. От клиновых отличаются тем, что создают натяг не в радиальном, а в касательном к валу направлении. Поэтому, для передачи вращающего момента в противоположных направлениях устанавливают 2 шпонки под углом 120° относительно друг друга:

Тангенциальная шпонка состоит из 2-х односкосных клиньев с уклоном 1:100, устанавливаемых встречно. Шпонки стандартизированы.

Область применения: в машинах, работающих при динамических нагрузках.

Материалы шпонок: углеродистая или легированная сталь G>50 кг/мм².