книги из ГПНТБ / Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие]

Из уравнений (11.38) п (11.39) определим требуемое усилие затяга

Мкр

Поскольку клеммовые соединения относятся к напряженным со­ единениям, то внутренний диаметр болта следует находить с учетом деформации кручения стержня. Подставляя в (11.25) зпачение Q3

согласно (П.40), получим

Из условия относительной неподвижности деталей при действии осевой силы Q

Пример 1. Из условия равнопрочности определить размеры резь­ бовой втулки, соединяющей два стержня диаметрами 10 и 12 мм (рис. 72). Материал соединяемых деталей — алюминиевый сплав Д16Т (ГОСТ 4784—65). Соединение ненапряженное; нагружено осе­ вой силой Q.

Решение. Резьбовые стержни относятся к классу прочности 36 (приложение 29), для которого предел текучести ат =196 МПа.

Принимая запас прочности по текучести п т= 2, определим допу­

скаемые напряжения на растяжение резьбового стержня

зт 196

[3]p= - 2 L = — я 100 МПа,

па пзгио витка резьоы

М„ = М р = 100 МПа,

на срез витка

Ыср = 0,75 [з!р = 0,75 • 100 = 75 МПа,

90

ч

Рис. 72.

па смятие витка

Мсм = 0,4 [з]р = 0,4 ■100 - 40 МПа.

Расчет ведем по резьбе стержней, поскольку для внутренней резь­ бы данного класса прочности предельные напряжения значительно выше, о> = 373 МПа (приложение 30).

По приложению 47 определим параметры резьбы М10: внутрен­

91

Тогда рабочая длпна резьбы из условия изгиба витка согласно

(11.07) будет

Рабочая длпна резьбы из условия среза витка по (11.09)

[Q]5,5-Юз

7 Р‘ > ~di [~]ср — 3,14 • 8,376 • Ю-з . 7 5 . 1 0о ~ X 8 ’ 1 0 ° м-

Рабочая длина резьбы из условия смятия витка по (11.11)

В приложении 22 определим величины сбега и фаски резьбы М10. Сбег равен 2,8 мм, фаска 1,6X45.

Полная длина резьбового участка стержня с резьбой М10

/1 = 8,75 + 2,8 + 1,6 » 12 мм.

По приложению 17 найдем параметры резьбы М12: внутренний диаметр cZj = 10,106 мм, шаг i = 1,75 мм.

Из расчета резьбы стержня М10 следует, что наиболее опасной деформацией является смятие витка, поэтому рабочую длину резь­ бового участка стержня с резьбой М12 определим по (II.11)

По приложению 22 найдем сбег резьбы 3,2 мм и фаску 1,6X45. Полная длпна резьбового участка стержня с резьбой М12

/2 = 7,3 + 3,2 + 1,6 ж 12 мм.

Для определения длины соединительной втулки необходимо знать ширину проточки. По приложению 22 найдем для внутренней резьбы М12 размеры проточки: « = 7 мм, d0 = l2,7 мм.

Стержни необходимо завинчивать в соединительной втулке с упо­ ром в сбег резьбы, поэтому длина втулки с учетом рабочих участков резьбы, фасок п ширины проточки должна быть

7 - 8 , 7 5 -г 1,6 -L 7 : 7,3 -I- 1,6 к 26 мм.

Соединительную втулку выполняем из шестигранного прутка сплава Д16Т, для которого предел текучести ох =260 МПа.

Допускаемые напряжения на разрыв втулки

92

Из уравнения прочности на разрыв втулки

-J- (D"— d?,)

определим требуемый диаметр вписанной в шестигранник окружно­ сти (размер под ключ)

По ГОСТ 7857—55 найдем материал соединительной втулки:

Пример 2. Рассчитать корпус сильфонного разделительного устройства (рис. 74) па условное давление р = 3 МПа. Температура

рабочей среды нормальная. Все элементы конструкции изготавлива­ ются из нержавеющей стали Х18Н10Т (ГОСТ 5632—61). Для дета­ лей корпуса допускаемые напряжения [а]р = 125 МПа. Внутренний диаметр сосуда D B= 105 мм, высота //= 1 0 0 мм.

93

Р е ш о п п е. Найдем расчетную толщину стенки сосуда

Расчетную толщину стенки необходимо увеличить с учетом воз­ можной коррозии и отклонений толщины от номинала. При 5 р-$СТ0мм увеличение должно составить не менее 3 мм, поэтому принимаем

>S = 5 мм.

Определим размеры и материал прокладки. Ширину прокладка примем b= S = 5 мм. Толщина плоских прокладок выбирается в пре­

делах

6 = (0,1 0,2) Ь,

но не менее 1 мм, 6 = 1 мм. Средний диах1етр прокладки

Da = D a 4- b = 105 --5 = 110 мм.

С учетом заданного рабочего давления из приложения 34 выберем материал для прокладки: фторопласт (ГОСТ 10007—62), qT= 10 МПа.

94

Толщину крышки сосуда найдем по формуле, данной в [3]:

5915—70 (приложение 26) выберем гайку с резьбой М12, класса проч­ ности 21, покрытие не применяем. Ее обозначение: Гайка МГ2.21

ГОСТ 5915-70.

При высоте гайки hr = 10 мм длина шпилек должна быть

1Ш> Н 2h + 2hr -- 1 0 0 - 2 - 1 6 - 2 • 10 =■ 152 мм.

По ГОСТ 11770—66 (приложение 28) выберем шпильку. Ее обозна­ чение: Шпилька А М1 2 X 1 6 0 .2 1 ГОСТ 1 1 7 7 0 - 6 6 .

Определим необходимое число шпилек. Для шпилек класса проч­ ности 21 предел текучести сгт = 196 МПа (приложение 29). Принимая запас прочности щ = 2, выберем допускаемые напряжения на раз­

рыв шпилек

зт 196

t3b = - ^ = T * 100 МПа.

При d\ = 10,106 мм допустимая нагрузка на шпильку согласно

(11.13) и (11.24) будет

Из условия равномерности распределения нагрузки между шпилька­ ми определим их число

Проверим условие свободной работы ключом при сборке соедине­ ния. Для накладных ключей шаг между болтами должен быть

d—Ъ • 12 = 60 мм, для торцовых t67^3 d = 3 • 12 = 36 мм.

Диаметр окружности центров болтов

Пб --- Dn 2/ = 110 - 2 • 20 = 150 мм.

95

следовательно, для сборки соединения необходимо применять тор­ цовые ключи.

§ 2. СОЕДИНЕНИЯ ШТИФТАМИ

Штифты представляют собой цилиндрические, конические или фасонные стержни. Их изготавливают из стали марок 15, 35, 45, А12 и У8 , а в некоторых случаях из латуней или бронз. Основные виды

штифтов стандартизованы.

По назначению штифты можно разделить иа соединительные, слу­

жащие для разъемного соединения деталей и заменяющие в отдель­ ных конструкциях крепежные резьбовые изделия; установочные,

предназначенные для точного фиксирования относительного положе­ ния соединяемых деталей; направляющие, обеспечивающие переме­

щение одной детали относительно другой в заданном направлении, и предохранительные, разрушающиеся при возникновении недопу­

стимых для конструкции перегрузок.

Но конструкции штифты бывают: цилиндрические, конические, насечиые и пружинные.

Наиболее простыми по конструкции являются цилиндрические штифты (ГОСТ 3128—60). Их часто применяют для соединения вала со ступицей насаженной детали. В отверстиях соединяемых детален цилиндрические штифты устанавливают с натягом, и они удержива­ ются за счет сил трения. Однако в соединениях, подверженных толч­ кам и ударам, возможно ослабление натяга. Для предохранения от выпадания штифта в таких конструкциях предусматривают проволоч­ ные пружинные кольца (рис. 75, а) или расклепывают концы штифта,

если узел не подлежит частой разборке. Цилиндрические штифты используют также в качестве установочных элементов, обеспечиваю­ щих постоянство относительного положения плоских деталей при многократной сборке и разборке (рис. 75,6). Расстояние между уста-

ковочными штифтами должно быть максимальным с тем, чтобы сни­ зить угловой перекос. Для деталей прямоугольной формы установоч­ ные штифты располагают, как правило, в противолежащих углах. Установочные штифты обычно имеют конический конец, который направляет насаживаемую деталь. Цилиндрические штифты приме­ няют и как самостоятельные детали, например, их запрессовывают в ободе ведущего колеса для перфорированной бумаги, пластмассовой или стальной ленты (рис. 75, в).

Точность соединения цилиндрическими штифтами зависит от допусков на диаметры штифта и отверстия. Цилиндрические штифты изготавливают с диаметрами для посадок Пр2г а ? Г; Сз, С4. Отверстия

под штифты сверлят одновременно в обеих деталях. На рабочих чер­ тежах размер отверстия под штифт представляют только на одной детали с указанием о сверлении при сборке.

Конические штифты (ГОСТ 3129—60) обеспечивают более точ­

ное и прочное соединение деталей, чем цилиндрические. Однако изго­ товление их дороже. Конические штифты выполняют с конусностью 1 : 50, что соответствует соотношению диаметров на длине штифта

^max = ^min ~Ь 0,02/.

Конусность обеспечивает самоторможение при действии попереч­ ных сил. Однако при ударных нагрузках появляются радиальные зазоры и возможно выпадание штифта. Поэтому для конических

с резьбовой цапфой (рис. 76, в).

При разборке соединения конические штифты выбивают из сквоз­ ного отверстия. Если штифт устанавливают в глухом отверстии, то применяют конический штифт с внутренним резьбовым отверстием (ГОСТ 9464—60; рис. 76, г) или конический штифт с резьбовой цап­ фой (ГОСТ 9465—60; рис. 76,6). Резьба в этих конструкциях штиф­ тов используется для удаления штифта при разборке соединения.

Пасечные штифты (ГОСТ 10773—64) представляют собой цилин­

дрические штифты, на поверхность которых накаткой или высадкой нанесены канавки. Угол при вершине канавки обычно составляет

75-f-90°. При этих значениях имеет место наиболее равномерное рас­ пределение деформации металла в зоне выдавливания.

В процессе установки насечных штифтов острые кромки канавок врезаются в тело деталей и создают прочное соединение с надежным предохранением от выпадания. Отверстия для насечных штифтов не требуют дополнительной обработки после сверления. Насечные штифты допускают многократную сборку и разборку, однако не обес­ печивают точного фиксирования взаимного положения соединяемых деталей.

Насечные штифты выполняют в различных конструктивных ви­ дах: с параллельными канавками по всей длине (рис. 77,а), с корот­ кими канавками на одном конце (рис. 77, б) и с короткими канавками по середине (рис. 77, в). Для крепления тонколистовых деталей в кон­

струкциях применяют цилинд­ рические штифты с канавками и с головкой (рис. 77, г ).

Пружинные штифты (ГОСТ

14229—69) представляют собой разрезные трубки (рис. 78), из­ готавливаемые из стальной пружинной ленты. Диаметр пружинного штифта d прини­

мается в соответствии с диамет­ ром отверстия do, а толщина ленты h и ширина прорези Ъ зависят от d.

Упругая податливость позволяет устанавливать пружинные штиф­ ты в отверстиях с большим полем допуска. Пружинные штифты очень удобны в эксплуатации и обеспечивают при небольших нагрузках надежное соединение деталей.

Р а с ч е т ш т и ф т о в на п р о ч н о с т ь . Штифты служат для передачи небольших по величине поперечных сил или крутящих мо­ ментов. При действии на соединение поперечной силы (рис. 79, а)

самой опасной деформацией будет срез штифта. Из уравнения проч­ ности на срез

При действии на соединение крутящего момента Мкр штифт так-

2 Мкр

же будет испытывать срез от окружного усилия—^— (рис. 79,6).

Уравнение прочности в этом случае будет

99