2.2. Общие сведения к выполнению работы

Совокупность деталей, образующих машину, создаётся при помощи подвижных и неподвижных соединений. Подвижные соединения обеспечивают требования кинематики машины; неподвижные соединения необходимы для расчленения машины при изготовлении, ремонте и транспортировании.

В машиностроении принято называть соединениями только неподвижные соединения, которые в свою очередь подразделяются на неразъёмные, (не позволяющие разобрать соединения без разрушения) и разъёмные, (разборка которых не требует разрушения). Наибольшее распространение в СМ получили резьбовые, шпоночные, шлицевые, заклёпочные и сварные [3, 6].

Виды разъёмных и неразъёмных соединений представлены на рис. 2.1.

Необходимо отметить, что прочностные качества узла в целом определяются нагрузкой наиболее слабого звена.

Рис. 2.1 Классификация соединений деталей

Заклёпочные соединения

Заклёпочное соединение представлено на рис. 2.2. Такие соединения широко применяются в местах ярко выраженной вибрационной нагрузки (кораблестроение, самолётостроение) и там, где соединяются детали из трудносвариваемых и разнородных материалов. Такими узлами в СМ являются металлоконструкции, муфты сцепления, тормозные устройства и др.

Недостатком их является большая трудоёмкость процесса клёпки и большая металлоёмкость (вес) заклёпок в соединении, составляющая 3,5-4%. При диаметре заклёпок до 10 мм применяется холодная клёпка, свыше 10 мм горячая.

Рис. 2.2. Заклёпочное соединение

Заклепки рассчитываются на срез и смятие.

Формула расчета заклепочного соединения на срез:

,

где Р – действующая нагрузка;

i – количество заклепок, воспринимающих эту нагрузку;

d – диаметр заклепок;

- допустимое напряжение на срез.

Формула расчёта заклёпочного соединения на смятие:

,

где – наименьшая толщина соединяемых деталей;

– допустимое напряжение на смятие.

Сварные соединения

Преимущество сварных соединений (рис. 2.3) перед заклепочными заключается в уменьшении трудоёмкости процесса сварки и уменьшении металлоёмкости сварных швов (вес сварных швов в соединении составляет 1-1,5 %). По сравнению с литыми изделиями сварные соединения дают экономию металла до 40÷50 %.

Напряжения, действующие в сварном соединении, определяются приближённо по формуле

где Р – действующая нагрузка;

– длинна сварного шва;

– катет сварного шва.

Рис. 2.3. Виды сварных соединений

Резьбовые соединения

К достоинствам резьбовых соединений (рис. 2.4) относятся удобство сборки и разборки их.

Рис. 2.4. Виды резьб

Недостатком такого соединения является наличие концентраторов напряжений по поверхностям соединяемых деталей.

Расчет на прочность резьбового соединения производится по формуле

где Р – действующая нагрузка в узле;

Z – количество болтов, воспринимающих нагрузку;

р – допустимая удельная нагрузка на болт;

d – диаметр болта.

Расчёт шпоночного соединения

Шпоночное соединение (рис. 2.5) рассчитывается на срез и на смятие.

К рутящий момент, передаваемый шпоночным соединением, определяется как произведение силы на плечо:

где d - диаметр вала.

Рис. 2.5. Шпоночное соединение

Формула для определения напряжения на срез примет вид

где – ширина шпонки; l – длина шпонки; - допускаемые напряжения на срез.

Напряжения на смятие определятся формулой

где h – высота шпонки; - допускаемое напряжение на смятие.