Детали приборов

а)

б)

а – цилиндрическое соединение; б – коническое соединение Рисунок 2.32– Бесшпоночные соединения

Профиль бесшпопочных соединений позволяет обрабатывать их методом копирования на токарных, фрезерных и шлифовальных станках.

Достоинствами этих соединений являются:

а) отсутствие источников концентрации напряжений, связанных с формой; б) самоцентрирование.

К недостаткам этих соединений относятся:

а) большие распорные усилия, значительно деформирующие насаживаемые на вал тонкостенные детали;

б) непригодность для работы в условиях перемещений под нагрузкой; в) потребность в специальном оборудовании и трудность замены деталей при ре-

монте.

61

Конические соединения (рисунок. 2.32, б) характеризуются большей легкостью съема, чем цилиндрические, но они сложнее в изготовлении.

Основное применение в бесшпоночных соединениях имеет профиль, обладающий свойством равноосности — постоянством расстояния между параллельными касательными и имеющий общую нормаль в точках касания.

К числу бесшпоночных соединений относят также четырехугольное, которое широко применяют для концевых участков валов, в частности под ключ. Оно достаточно прочно и технологично.

Расчет на прочность бесшпоночных соединений сводится к проверке:

а) напряжения смятия на рабочей поверхности; б) напряжения растяжения во втулке; в) радиальной деформации втулки.

2.11 Заклепочные соединения

Заклепка (рисунок 2.33, а)представляет собой стержень круглого сечения с головками на концах, одну из которых, называемую закладной, выполняют на заготовке заранее, а вторую, называемую замыкающей, формируют при клепке. Заклепочные соединения образуют постановкой заклепок в совмещенные отверстия соединяемых элементов и расклепкой с осаживанием стержня (рисунок 2.33, б):

2.33 – Заклепка с полукруглыми головками и простейшее заклепочное соединение

62

Заклепки стягивают соединяемые детали, в результате чего часть, а иногда и вся внешняя продольная нагрузка на соединение передается силами трения на поверхности стыка.

Заклепочные соединенияразделяют на:

а) силовые соединения (иначе называемые прочными соединениями), используемые преимущественно в металлических конструкциях машин, в строительных сооружениях;

б) силовые плотные соединения (иначе называемые плотнопрочными соединениями), используемые в котлах и трубах, работающих под, давлением.

Достоинствами заклепочных соединений по сравнению сосварными являются большая стабильность и лучшая контролируемость качества, а также меньшие повреждения соединяемых деталей при разъеме. Недостатками являются больший расход металла, большая стоимость, менее удобные конструктивные формы в связи с необходимостью наложения одного листа на другой или применения специальных накладок. В настоящее время заклепочные соединения в большинстве областей вытеснены сварными.

Область практического применения заклепочных соединений ограничивается следующими случаями:

1.Соединения, в которых нагрев при сварке недопустим из-за опасности отпуска термообработанных деталей или коробления окончательно обработанных точных деталей.

2.Соединения несвариваемых материалов.

3.Соединения, непосредственно воспринимающие большие повторные ударные и вибрационные нагрузки. По мере совершенствования технологии сварки эта область сокращается.

Заклепки изготовляют из прутков на высадочных автоматах. Отверстия в соединяемых деталях получают:

а) продавливанием; б) продавливанием с последующим рассверливанием в) сверлением.

63

Продавливание возможно только для листов толщиной до 25 мм и связано с образованием вокруг отверстия мелких трещин. Поэтому в ответственных соединениях отверстия рассверливают.

Клепку стальными заклепками диаметром до 8-10 мм, а также заклепками из латуни, меди и легких сплавов всех диаметров производят холодным способом, а ос-

лотками. Для заклепок, установленных холодной клепкой, характерна значительно меньшая сила, стягивающая соединяемые элементы, чем для заклепок горячей клепки, поэтому эти заклепки работают в основном на сдвиг.

Для обеспечения плотности швов применяют чеканку кромок - технологическую операцию осаживания части металла вдоль кромок и по окружности головок заклепок, обеспечивающую полосу уплотненного шва по контуру соединения.

Материал заклепок должен быть достаточно пластичным для обеспечения возможности формирования головок и однородным с материалом соединяемых элементов во избежание электрохимической коррозии. Стальные заклепки обычно изготовляют из сталей Ст2, СтЗ, 09Г2 и др. Для соединения элементов из сталей повышенного качества целесообразно применять заклепки из тех же сталей, если это возможно по условиям их пластического деформирования.

2.11.1 Основные типы заклепок и конструкций швов

Государственными стандартами (ГОСТ 10299-68-10303-68) предусмотрены следующие виды заклепок нормальной точности.

Заклепки со сплошным стержнем с полукруглой головкой( рисунок 2.34, а):

64

Рисунок 2.34– Стандартные стальные заклепки с различной формой головок

Имеют основноеR =применение(0,8 ÷ 1) dв силовых и плотныхD =силовых(1,5 ÷ 1,75)швах.dГоловка очерh =- чивается радиусом , имеет диаметр и высоту

(0,6 ÷ 0,65) d d

, где - диаметр стержня заклепки. Большие значения коэффициентов соответствуют меньшим размерам заклепок.

Заклепки с плоской головкой (рисунок 2.34, б ) предназначены для работы в коррозионных средах

Заклепки с потайной головкой (рисунок 2.34, в), применяемые при недопустимости выступающих частей, в частности в самолетах.

Заклепки с полупотайной головкой для соединения тонких листов.

Заклепки полупустотелые (рисунок 2.34, г, д, е) и пустотелые применяют для соединения тонких листов и неметаллических деталей, не д о- пускающие больших нагрузок.

В последние годы для металлических конструкций применяют особые конструкции, так называемые замковые болты, обеспечивающие весьма быструю постановку и не требующие поддержки закладной головки. Замыкающую головку выполняют в виде высокой шайбы. При установке замкового болта шайбу обжимают на стержне, который в этом месте имеет канавки. По окончании процесса обжатия насеченную хвостовую часть стержня обрывают. Напрессовка шайбы и обрыв хвостовой части стержня осуществляются пневматическим пистолетом. Ослабленное сечение у хвостовика подбирается согласно условию формирования головки и оптимальной силы затяжки.

Заклепочные соединения по конструкции разделяют на соединения:

65

•внахлестку (рисунок 2.35, а),

•соединения с одной накладкой (рисунок 2.35, б)

•соединения с двумя накладками (рисунок 2.35, в):

Рисунок 2.35 – Основные типы заклепочных соединений

2.11.2 Расчет заклепочных соединений

Всоответствии с обычными условиями работы заклепочных соединений основными нагрузками для них являются продольные силы, стремящиеся сдвинуть соединяемые детали одну относительно другой. При нагружении заклепочного соединения продольными силами (в пределах сил трения на поверхностях контакта) нагрузка передается силами трения. Затем в работе начинает принимать участие тело заклепки, подвергаясь изгибу, смятию и сдвигу.

Вплотном соединении необходимо, чтобы вся внешняя нагрузка во избежание местных сдвигов воспринималась силами трения.

Расчет заклепок в соединении. Находящимся под действием продольной нагрузки, сводится по форме к расчету их на срез. Трение в стыке учитывают при выборе допускаемых напряжений среза. При центральном действии нагрузки предполагается равномерное распределение сил между заклепками.

66

k- число плоскостей среза;

F – сила, действующая на участок шва;

Тело заклепки на смятие в односрезном или двухсрезном силовом соединении

проверяют по формуле: з, ≤ [ ]см ,

где – толщина стенки соединяемых деталей.

Проверка на смятие плотных соединений не нужна, так как в них вся продольная нагрузка воспринимается силами трения в стыке.

2.12 Сварные соединения

Сварные соединения – это неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева изделий. Оно образуется сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Прочность соединия зависит от однородности и непрерывности материала сварного шва и окружающей его зоны.

Виды сварки весьма разнообразны. Каждый из них имеет свои конкретные области применения. Из всех видов сварки наиболее широко распространена электрическая. Различают два основных вида электросварки: дуговую и контактную.

Электродуговая сваркаоснована на использовании теплоты электрической дуги для расплавления металла.

Контактная сваркаоснована на использовании повышенного омического сопротивления в стыке деталей и осуществляется несколькими способами.

При стыковой контактной сваркечерез детали пропускают ток, сила которого достигает нескольких тысяч ампер.

2.12.2 Расчет прочности сварных соединений

Различают:

•Стыковое соединение с прямым швом

•Стыковое соединение с косым швом.

Взависимости от работы стыкового шва его соответственно рассчитывают на

68

растяжении и сжатии.

Рисунок 2.37 ‒ Стыковое соединение Нахлесточное соединение (рисунок 2.38 ). Соединения выполняют угловым

швом. В зависимости от направления шва относительно направления действующих сил угловые швы бывают:

1)лобовыми, расположены перпендикулярно направлению силы(рисунок 2.38,

а);

2)фланговыми, расположены параллельно направлению силы (рисунок 2.38,

б);

3)косыми, расположены под углом к направлению силы(рисунок 2.38, в)

4)комбинированными, состоящие из 2-ух или 3-ех швов (рисунок 2.38, г).

69

70