Лекция 02. Резьбовые соединения.
Резьбовые соединения – это разъёмные соединения, осуществляемые соединительными деталями с нарезанной резьбой.
Различают 3 вида соединений:
Болтовое. Оно осуществляется при помощи болта, вставленного в отверстия соединяемых деталей и гайки, навинчиваемой на болт.
Винтовое. Оно осуществляется при помощи винта, вставленного в отверстие одной детали, и ввинчиваемого в отверстие другой.
Шпилечное. Оно осуществляется следующим образом: шпилька ввинчивается в отверстие одной детали, на неё одевается вторая деталь и фиксируется гайкой.
Если соединяются металлические детали, то применяется метрическая резьба. Это резьба, имеющая профиль равностороннего треугольника. В отверстиях она нарезается метчиком, а на стержнях – плашкой. При больших диаметрах резьба нарезается резцом.
Обозначается резьба следующим образом:
-
метрическая.
-
диаметр.
-
шаг резьбы.
Крупный шаг не ставится.
Если соединяются детали трубопроводов, то применяется трубная резьба (вершины скруглены). Если соединяются неметаллические детали, то применяется круглая резьба.
При работе соединения с вибрациями или при повышенных температурах, возникает эффект самооткручивания. Для его предотвращения применяются резьбовые замки:
Пружинные шайбы (шайбы Гровера).
Контргайки (вторая гайка).
Корончатые гайки (под шплинт).
При расчетах и проектировании резьбовых соединений различают 2 варианта:
Нагрузка действует перпендикулярно оси винта, болта или шпильки.
В этом случае расчет проводится аналогично заклёпочному соединению.
Нагрузка действует вдоль оси болта, винта или шпильки.
В этом случае необходимо обеспечить условие прочности болта, винта или шпильки на растяжение:
- рабочее нормальное напряжение растяжения.
- нагрузка.
-
площадь поперечного сечения болтов.
-
внутренний диаметр болта.
- количество болтов.
- допускаемое напряжение на растяжение материала винта, болта или шпильки. Оно берется пониженным, чтобы обеспечить без расчета прочность резьбы.
Пример решения задачи.
Рисунок хх.
Цилиндр
компрессора, давление внутри которого
,
закрыт крышкой, прикреплённой болтами
М18. Определить требуемое количество
болтов из условия прочности на растяжение
и сконструировать крышку, если диаметр
поршня в цилиндре 400мм и допускаемое
напряжение
.
РЕШЕНИЕ:
Окончательно принимаем число болтов целым, округляя в большую сторону полученный результат, с обязательным условием, чтобы 360 делилось на это число без остатка. Оптимальным числом болтов является количество от 4 до 10.
Рассчитываем крышку:
Рисунок хх.
Лекция 03. Шпоночные соединения.
Шпоночные соединения – это разъёмные соединения двух деталей, одна из которых вал, а другая – одетая на него втулка.
Назначение шпоночного соединения – передать вращающий момент от вала ко втулке или наоборот.
Шпоночные соединения бывают двух типов:
напряжёнными – когда шпонка забивается в паз;
ненапряжёнными – когда шпонка закладывается в паз.
На валу и в отверстии втулки изготавливаются пазы. В полость, полученную при их совмещении, закладывается или забивается шпонка.
Наиболее часто встречающимися бывают соединения на призматической шпонке, которая может быть выполнена двумя вариантами:
а) С прямыми торцами
б) С круглыми торцами
Шпоночное соединение на призматической шпонке имеет следующие параметры:
-
ширина шпонки.
-
высота шпонки.
- глубина паза на валу.
- глубина паза в отверстии во втулке.
Все эти размеры определяются по специальным таблицам в зависимости от диаметра вала или отверстия во втулке.
Длина шпонки определяется из стандартного ряда чисел в зависимости от длины ступени вала.
При проектировании шпоночного соединения необходимо одновременно обеспечить 2 условия:
Условие прочности шпонки на срез.
Условие прочности боковой поверхности паза на смятие.
- рабочее касательное напряжение среза.
- рабочее нормальное напряжение смятие.
- вращающий момент на валу.
- диаметр вала.
- ширина шпонки.
- глубина паза на валу.
-
расчетная длина шпонки.
- допускаемое напряжение среза.
-
для стальных втулок.
-
для втулок из остальных материалов.
- допускаемое напряжение смятия.
-
для стальных втулок.
-
для втулок из остальных материалов.
Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, следует:
Увеличить диаметр вала.
Увеличить длину шпонки.
Если невозможно 1е и 2е, следует применять соединение на двух или трёх шпонках.