pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

170

Азр 2 d 2 . 4

Потрібнийдіаметрстержняболтаможебутивизначенийзавиразом

F

d 1,57 . (16.22)

зр

Інколиврозглянутомуз’єднаннівиконуютьперевіркуміцності деталейзанапруженнямизминанняпоциліндричнійповерхніконтактуболтаздеталямиз’єднання.

Порівнюючидваваріантипостановкиболта(іззазоромтабез зазора), слідзазначити, щопершийваріантдешевшийдругого, оскількивінневимагаєточнихрозмірівболтаіотвору. ОднакпритійсамійзовнішнійсиліF наз’єднанніпотрібнийдіаметрболта, встановленогоіззазором, суттєвобільший(заумовою міцності), ніждіаметр болта, встановленогобеззазора.

16.1.5 Розрахунокгруповихболтовихз’єднань Розрахунокгруповихз’єднань– цевизначеннярозрахункової

силидлянайбільш навантаженогоболта. Післяцьогорозрахунокболтавиконуєтьсязаумовиміцностінарозтяг.

Урозрахункахцихз’єднаньприпускаютьтакідопущення:

а) деталіз’єднаннядостатньожорсткііповерхністикудеталей залишаютьсяплоскимипіслянавантаженняз’єднання;

б) усіболтиз’єднаннямаютьоднаковірозміриіоднаковузатя-

жку;

в) болтивз’єднаннірозміщеннісиметричнощододвохвзаємно перпендикулярнихосей, якіпроходятьчерезцентрвагиплощинистикудеталей.

Переліченідопущенняможнабратидлябільшостіконструкцій болтовихз’єднань, щозустрічаютьсянапрактиці.

16.1.5.1Болтовез’єднаннянавантаженеосьовоюсилою, щопроходитьчерезцентрвагиплощиноюстикудеталей.

Типовим прикладом такогоболтовогоз’єднанняєкріплення кришок резервуара, що знаходиться підтиском рідини абогазу

171

(рис.16.7). УцьомувипадкурезультуючасилаF тискусередовищана кришкурівномірнорозподіляєтьсянаболтиіщодонихєзовнішньою осьовоюсилою.

лькістьболтівуз’єднанні.

F

Рисунок16.7 – Кріпленняболтамикришкирезервуара

Потрібнусилупопередньоїзатяжкикожногоболтавибирають

заумовигерметичностіз’єднанняF К F , деК - коефіцієнтзатяж-

0 з 1 з

киболта, якийпристатичномунавантаженніз’єднанняможнабрати:

заумовинерозкриттястикудеталейз’єднанняК =1,2…2; заумови

з

герметичностіз’єднання: К =1,3..2,5 – прим’якихпрокладкахміж

з

деталямиз’єднання; К =2…3,5 – приметалевійфасоннійпрокладці;

з

К =3…5 – приметалевійплоскійпрокладці. Підвищеннізначення

з

Кзберутьдлявипадківз’єднаннязнеконтрольованоюзатяжкою.

Розрахунковусилудлякожногоболтаз’єднаннявизначають відповіднодозалежностізаформулою

(16.23)

де =1,3 – коефіцієнт, щовраховуютьскручуванняболтапризатяжці; - коефіцієнтзовнішньогонавантаження, щозалежитьвіджорсткостіболтатадеталейз’єднанняійогоможнабрати 0,2...0,3 для з’єднаннябезм’якихпрокладокміждеталями.

172

Якщопередбачаєтьсядодатковепідтягуванняболтівз’єднання безпосередньопіддієюзовнішньогонавантаження, тозарозрахунковусилудлякожногоболтаберуть

ВостанньомувипадкурозрахунковасилаFб.р. , більшадлятих

випадків, колинепередбаченедодатковепідтягуванняболтіввумовахдіїзовнішньогонавантаження. ЗнаючиFб.р., потрібнийдіаметр

болтіввизначаютьзаформулою

Згідноіззначеннямd 1 назначаютьстандартнийдіаметррізьби болта.

16.1.5.2 Болтовез’єднаннянавантаженесилами, щодіютьу площиністикудеталей

Цей випадок навантаження характерний для болтового з’єднанняпівмуфтуглухихфланцевихмуфтахабодлякріплення кронштейнів.

Розглянемоодинізможливихваріантівзакріпленняболтами кронштейна(рис.16.8, ), навантаженогозовнішньоюсилою F. При-

пустимо, щокронштейнзакріпленийтрьома болтами, дотого ж середнійболтзнаходитьсяуцентрівагистику. Довільнонаправлену

силуF замінимодвомаїскладовимиF1 F sin таF2 F cos , паралельнимидвомвзаємноперпендикулярнимосямсиметріїз’єднання.

Прирозрахункуз’єднаннядіюсилF1 іF 2 замінимо(рис.16.8, б) дієютаких самихсил, щопроходятьчерезцентрвагистику, імо-

ментом: М F h F l .

1 2

СилиF1 , F 2 імоментМ зсуваютьіповертаютькронштейн. Наван-

таженнянаболтиF 1 та F 2 (відповідновідсилF1 таF 2 ) будуть рівномірнорозподілениминавсіболти; навантаженняF м відмомен-

туМ оберненопропорційновідстанямміжосямиболтівтацентром вагистику. Длятрьохболтівуз’єднаннімаємо:

173

Рисунок16.8 – Схеманавантаженняболтівукріпленнікронштейна

Сумарненавантаженнякожногоболтавизначаєтьсяякгеометричнасумасил F 1 , F 2 таF м. Зарозрахунковеберутьнайбільшез добутихзначеньнавантаження. Дляданогоз’єднання(рис. 16.8, б) найбільшнавантаженимєверхнійболт, дляякого

Уз’єднанніболтиможутьбутипоставленібеззазораіззазором. Болтирозраховуютьзгідноформул(16.20) і(16.22) тількиуціформулизамістьсилиF требапідставитиF таприйнятиі=1 ізамість1,57

поставити0,785. Длявсіхболтівз’єднанняназначаютьоднаковузатяжку, незва-

жаючинате, щовонисприймаютьрізненавантаження.

16.1.5.3 Довільненавантаженняболтовогоз’єднання У довільнонавантаженомуз’єднаннівсізовнішнісилитреба

звестидоцентравагистикудеталей. Урезультатібудемоматинава-

нтаженняз’єднанняосьовимисиламитасилами, щолежатьв площиністикудеталей.

Зведенідоцентравагистикузовнішнісиливзагальномувипадкурозглядаютьсявтрьохвзаємноперпендикулярнихплощинах, одна зякихєплощиноюстикудеталей, адвііншіпроходятьчерездвіосі симетріїз’єднання. Осьовісилинаболтивіддіїзовнішньогонаванта-

Рисунок16.9 - Дорозрахункуболтівкріпленнякронштейна

Зовнішнюсилу F 2 увиразі(16.29) взятозізнакоммінус, оскі-

лькивонасприяєрозвантаженнюстику деталей. ТуттакожневраховуєтьсядіямоментуМ, бомоментнезмінюєсумарноїсилитертяв стику.

Потрібнасилазатяжкиболтазумови(16.29)

Розрахунковасиладляболтавідповідноможебутизаписанау вигляді

Заформулою (16.31) визначаєтьсярозрахунковасилаприпостановціболтівіззазором. Якщоболтиставлятьбеззазора, топереві-

ркаїхньоїміцностівиконуєтьсябезпосередньозасилою F 1 .

176

Отже, маємодвірозрахунковіформулидлявизначенняF рзгід-

ноздвомапоставленимиумовами[див. формули(16.28) і(16.31)]. Діаметрболтіввизначаєтьсязабільшою здвохдобутихрозрахунковихсилзаформулою

16.1.6 Клиновіабофрикційно-гвинтовіз’єднання Клиновіз’єднаннязастосовуютьдлязакріпленнянавалахта

іншихциліндричнихелементахтакихдеталей, яккривошипи, важелі, шківи, якщовонивимагаютьчастихперестановок. Такіз’єднанняпередаютьзовнішнінавантаженнязарахуноксилтертя, створюваних відповідноюзатяжкоюболтівчигвинтів. Томуклемовіз’єднанняін-

колиназиваютьсяфрикційно-гвинтовими.

Нарис.16.10 показаніприкладиклемовихз'єднаньважелязвалом. Ціз’єднанняможутьнавантажуватисьмоментом М=Ql

Рисунок16.10 – Варіантиклемовихз’єднань

абоосьовою силою. Законструктивною ознакою клемовез’єднання можебутизнероз’ємною (рис.16.10, а) ізроз’ємною(рис.16.10, б) маточинами.

Розрахунокклемовихз’єднаньполягаєувизначенніпотрібної силизатяжкиболтів F0 , якаможезабезпечити(зарахуноксилтертя

вз’єднанні) передачузовнішньогонавантаження. Уклемовомуз’єднаннізнероз’ємноюматочиноюзадопомогою

затяжкиболтівF0 z (z – кількістьболтів) створюютьсясилиN тиску

177

навал, асилитертяFs fN забезпечуютьпередачузовнішньогона-

вантаженнявідважелядовала. Моментсилтертяповинензрівноважитизовнішніймомент, тобто

деК=1,2...1,3 – коефіцієнтнадійностіз’єднання, щовводитьсяврозрахунокдлякомпенсаціїнестабільностікоефіцієнтатертяf.

СилуN визначимозаумовирівностімоментівсилN іF0 Z

щодоточкиО (рис.16.10, a ), якуумовноможнавзятизашарнірне з’єднанняверхньоїтанижньоїчастинклеми:

ПісляпідстановкиN урівність(16.33) знайдемопотрібнусилу затяжкиF0 одногоболтавклемовомуз’єднаннізнероз’ємноюмато-

чиною:

Враховуючискручуванняболтівпризатяжці, запишеморозрахунковусилудляболта:

Уклемовуз’єднаннізроз’ємноюматочиною(рис.16.10, б) зовнішніймоментМ=Ql також урівноважуєтьсямоментом силтертя

Ts Nfd , тобтоNfd=KQl.

ЯкщосилаN 2F0 (принаявностідвохгвинтівуз’єднанні), то відповідноматимемопотрібнусилузатяжкидляодногогвинта:

Длягвинтаклемовогоз'єднаннязроз’ємноюматочиноюрозрахунковасила

178

Завиразами(16.36) та(16.38) длярозрахунковихсилдвохваріантівклемовогоз'єднанняможнавизначитипотрібнідіаметриболтів абогвинтівзаумовиміцностіїхнарозтяг[див. формулу(16.32)].

16.1.7 Допустимінапруженнятазапасиміцностіпри розрахункахрізьбовихз’єднань

Допустимінапруженнятазапасиміцностідлярізьбовихдеталей з'єднаньзалежатьвіддеякихфакторів: впевненостіуточностірозрахунковихнавантаженьз'єднання; характерузмінинавантаженнявчасі, якостімонтажуз’єднань(перекосівопорнихплощинпідгайкучи головкугвинта), точностізабезпеченнязатяжкиболтів(контрольованачинеконтрольованазатяжка).

Длязатягнутихболтівтагвинтів, щознаходятьсяпіддією ста-

тичнихнавантажень, допустименапруженняберуть т , де

S

коефіцієнтзапасуміцностіS=1,3...1,5 приконтрольованійзатяжці з’єднання. Якщож затяжканеконтролюється, тоS требавибирати ізтабл. 16.4.

Дляболтівтагвинтів, якірозраховуютьнавтому, допустимікоефіцієнтизапасуміцностінаведенів16.1.4, дотогождляболтівмалихдіаметрівпринеконтрольованійзатяжціслідбратипідвищені значеннязапасівміцності.

При розрахунку болтів на зріз допустимінапруги беруть

179

Ізнаведенихданихвипливає, щопринеконтрольованійзатяжці різьбовогоз’єднаннядляболтівмалихдіаметрівтребабратипідвищенікоефіцієнтизапасуміцності. Цепов’язанозможливістюперенапруженняабонавітьруйнуванняболтівмалогодіаметрапринеконтрольованійзатяжці.

16.2 Шпонковіз’єднання

16.2.1Основнівидишпонковихз’єднаньтаобластьїхньогозастосування

Шпонкоюназиваєтьсядеталь, якувставляютьупазивалаіматочини(втулки) зметою утворенняз’єднання, здатногопередавати обертовиймоментвідваладоматочиниабовідматочинидовала.

На рис.16.11 зображенідеталі шпонковогоз'єднання: 1 – шпонка; 2 – валі3 – втулка(абоматочинашківа, зубчастогоколеса).

Завдяки простотітанадійності

переріз іспричиняютьзначнуконцентрацію напружень, щосприяє втомномуруйнуваннювалів.

Розрізняютьненапруженітанапруженнішпонковіз’єднання. Ненапруженішпонковіз’єднанняздійснюютьзадопомогою

призматичнихтасегментнихшпонок.

Призматичні шпонки за призначеннями бувають звичайні (рис.16.12, а) танапрямні(рис.16.12, б). Звичайніпризматичнішпон- ки(ГОСТ23360-78) призначенідлянерухомогоз’єднанняматочини (втулки) звалом. Вонибуваютьізскругленимиабоплоскимиторцями. Напрямнішпонки(ГОСТ8790-79) застосовуютьутихвипадках, колидеталі, розміщенінавалах, можутьрухатисьуздовжвалів. Напрямнушпонкузакріплюютьдовалагвинтами.