Техническая механика. Учебное пособие для СПО

τср = 30÷50 МПа.

Требуемый диаметр штифта:

4F

d = .

π τср

5. Неразъемные соединения

Заклепочное соединение — это один их древнейших спо собов соединения.

Заклепки применяют для скрепления деталей, изготов ленных из листового или полосового материала или из фасон ных прокатных профилей. В связи с развитием сварки, при менение заклепочных соединений сокращается. В настоящее время заклепочные соединения широко применяют в авиа ции, кораблестроении.

Обладают своими достоинствами и недостатками.

К достоинствам заклепочных соединений относятся: просто та технологии, высокая прочность, подвижность соединения, что предотвращает появление трещин.

Недостатки: очень низкая производительность клепки, большой расход материала, ослабление детали отверстием, недостаточная герметичность.

Заклепочное соединение образуется расклепыванием стержня длиной l и диаметром d заклепки, вставляемой в от верстие диаметром d0 соединяемых деталей.

Замыкающая головка образуется вследствие пластиче ской деформации выступающей из отверстия части стерж ня заклепки, а остальная часть стержня заполняет отвер стие.

111

Отверстия в деталях сверлят либо продавливают. Клепка бывает ручная и машинная (пневматическими молотками, прессами и т. д.), холодная или горячая (при d >12 — только горячая). Нагрев перед клепкой облегчает формирование го ловки и улучшает качество соединения.

Заклепки общего назначения нормальной точности стан дартизованы. Из них преимущественное применение имеют заклепки с полукруглой головкой, с потайной головкой. Также бывают заклепки с круглой, трапецеидальной головкой.

По назначению различают две основные группы закле почных соединений: прочные, применяемые в металлокон струкциях, и плотные, применяемые в котлах и резервуарах для жидкостей и газов под давлением и обеспечивающие необходимую прочность соединения.

Соединение деталей несколькими заклепками называют заклепочным швом. Заклепочные швы различают по характе ру стыка соединяемых деталей, количеству рабочих (срезае мых) сечений заклепок и их расположению.

Заклепка работает на срез и смятие, иногда — на острие головки. Диаметр заклепки выбирается по таблице в зависи мости от толщины склепываемых листов или по их соотно шению:

d =δ+6 мм.

Сначала проводится проверка заклепки на срез:

4F

τср = υd 2ni [τср ],

где F — усилие;

d — диаметр заклепки; n — число заклепок;

i — количество срезов.

112

Обычно из этой формулы (если диаметр известен) опреде ляется требуемое число заклепок:

[τср ]= 100÷110 МПа.

Далее проводится проверка заклепки на смятие. Смятие происходит по диаметральному сечению.

Уравнение прочности на смятие:

F

σсм = ndδmin ≤[σсм ].

После определения количества заклепок необходимо пра вильно сконструировать шов, чтобы отверстия между заклеп ками минимально ослабляли деталь.

6. Сварные соединения

Сваркой называется технологический процесс соединения металлических деталей путем местного нагрева зоны их со прикосновения до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением механического уси лия (сварки давлением).

Сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с заклепоч ными и литыми соединениями:

1)высокая прочность и плотность соединения;

2)высокая производительность сварки;

3)небольшой расход металла;

4)возможность ремонта и реставрации деталей;

113

5) возможность соединения деталей криволинейной формы.

Недостатки сварных соединений: сложное оборудова ние для сварки; высокие требования к квалификации рабо чего.

Сварные швы бывают стыковые и угловые (валиковые). Стыковые швы применяют при сваривании деталей тол

щиной от 3 до 80 мм и более. При толщине листов больше 5 мм кромки стыкуемых деталей должны быть обработаны. Разме ры и форма обработанных кромок зависят от толщины свари ваемых деталей (табл. 1).

Шов может быть одно+ и многослойным. Сварочный ток:

τсв = (30÷50)dэл ,

где dэл — диаметр электрода.

Расчет стыкового шва. Стыковой шов работает на растяже ние. Нагрузка, которую может нести шов:

114

F = [νсв ]А,

где А — площадь сварного шва. Допускаемое напряжение сварного шва:

[σсв ]= (0,7÷0,9)[σ р ],

где коэффициент зависит от технологического процесса, обус ловленного маркой электрода (при Э34 он равен 0,7; при Э42 — 0,8; при Э50 — 0,9).

Расчет валикового шва. Валиковый шов работает на срез. Срез проходит через биссектрису.

Уравнение прочности шва:

где К — высота катета;

l — общая длина шва.

Допускаемое напряжение среза сварного шва:

[τсв ]= (0,5÷0,7)[σ р ],

где коэффициент зависит от марки электрода (при Э34 он ра вен 0,5; при Э42 — 0,6; при Э50 — 0,7).

Шов, направленный параллельно нагрузке, называется фланговым. Шов, направленный перпендикулярно нагрузке, называется лобовым. Лобовые швы делать не рекомендуется.

Длина лобового шва:

1л =b.

115

ЛЕКЦИЯ № 11. Передачи

1. Основные понятия

Для приведения в движение исполнительного органа (ИО) рабочей машины или механизма необходима механическая энергия, вырабатываемая двигателем. Эта энергия от двигате ля обычно передается рабочей машине вращающим валом. Однако непосредственное соединение вала двигателя с валом рабочей машины не всегда возможно и целесообразно, поэто му между ними устанавливают промежуточные устройства, называемые передачами.

Передачей называется устройство, предназначенное для передачи вращающего момента от двигателя к рабочему орга ну. Передачи позволяют передавать энергию на расстояние, как правило, с преобразованием вращающих моментов (или сил), скоростей, а иногда и характера движения (например, вращательное движение преобразуется в поступательное).

Передачи, в общем случае, бывают механические, гидрав+

лические, пневматические и электрические. В курсе «Детали машин» рассматриваются механические передачи.

Во всех механических передачах вал и насаженные на него детали (зубчатые колеса, шкивы, катки и т. п.), передающие вращающий момент, называются ведущими, а детали, приво димые во вращение от ведущих — ведомыми. Между ведущи ми и ведомыми валами в многоступенчатых передачах распо лагаются промежуточные валы.

Кинематические и силовые соотношения в передачах. Вра+ щающий момент на валу:

1000Р

М = ω ,

где Р — передаваемая мощность;

117

ω= π , n30

ω — угловая скорость; n — частота вращения.

Любая передача характеризуется передаваемой мощностью и передаточным отношением.

Передаточным отношением (или передаточным числом) на зывается отношение угловых скоростей ведущего и ведомого валов (или частот вращения):

i = ω1 = n1 = D1 ,

ω2 n2 D2

где ω1, ω2 — угловые скорости ведущего и ведомого валов; n1, n2 — частота вращения валов;

D1 и D2 — диаметры соответственно ведущего и ведомого звеньев передачи.

Если механизм состоит из одной передаточной пары, он называется простым. Механизм, состоящий более чем из од ной передаточной пары, называется сложным.

Передаточное отношение каждой пары в отдельности на зывается частным, всего механизма — общим.

Общее передаточное отношение равно произведению част ных передаточных отношений:

i∑ = i1i2i3 ...in .

При работе передаточной пары всегда происходит потеря энергии. Подводимая энергия всегда больше отводимой. Коэф+ фициент полезного действия передачи (КПД) — это отношение отводимой энергии к подводимой:

η= Р2 = М1 . Р1 М2

118

Общий КПД сложной передачи (при последовательном со единении ступеней):

η= η1η2 η3 ...ηn ,

где η1, η2, η3...ηn — КПД, учитывающий потери в отдельных кинематических парах сложной передачи (в зацеплениях колес, в опорах валов и т. д.).

Классификация механических передач. Передачи классифи+ цируются по двум признакам:

1)по способу передачи движения:

а) трением — фрикционные, ременные, канатные; б) зацеплением — зубчатые, червячные, винтовые, цеп ные;

2)по способу соединения ведущего и ведомого звеньев: а) непосредственным соприкосновением — фрикцион

ные, зубчатые, червячные, винтовые; б) с дополнительной связью — ременные, цепные.

Выбор передачи определяется величинами передаваемой мощности, скоростями, передаточным числом, КПД, расстоя нием между осями валов, а также габаритом и массой переда точного механизма.

2. Зубчатые передачи

Зубчатой называется передача с помощью зубчатых колес. Это наиболее распространенный вид передачи.

Обладают следующими достоинствами:

1)большая передаваемая мощность (практически неогра ниченная);

2)высокая надежность работы;

3)постоянство передаточного отношения;

4)долговечность;

5)простота в обслуживании;

119

6)возможность преобразования вращательного движения в поступательное;

7)высокий КПД.

Недостатки:

1)малая технологичность (сложность изготовления);

2)изменение при работе.

В большинстве случаев зуб имеет профиль эвольвенты, по этому зацепление называется эвольвентным.

Зацепление бывает внешним и внутренним. Зубчатые колеса бывают:

1)цилиндрические прямозубые;

2)цилиндрические косозубые;

3)шевронные;

4)шевронные с дорожкой, или раздвоенные. Отличаются простотой изготовления;

5)цилиндрические с винтовым зубом. Применяются в пе рекрещивающихся валах;

6)конические прямозубые;

7)конические косозубые;

8)конические с винтовым зубом;

9)с зацеплением Новикова. Дают возможность при тех же размерах передавать мощность в 2—2,5 раза больше;

10)с винтовым зацеплением. Обладают очень большим передаточным числом, плавностью, но срок службы очень мал.

3. Прямозубая передача

Расчет параметров зубчатого колеса. При вращении зуб чатых колес имеют место окружности, которые катятся друг по другу без скольжения с угловыми скоростями, обратно пропорциональными их диаметрам. Такие окружности на зываются начальными, или делительными. Физически они не существуют, понятие о них введено для построения тео рии зацепления. В основе расчета зубчатых колес лежит мо дуль.

120