Решение

1. Определяем диаметр вала под колесом из условия кручения при [τ_кр] = 20 МПа

d = = 22,5мм

принимаем d = 24 мм.

2. По d = 24 мм выбираем стандартную призматическую шпонку по ГОСТу 23360-78 с параметрами: в = 8 мм; h =7 мм; t₁ = 4 мм; t₂ = 3,0 мм. Рабочая длина шпонки ℓ_р = в₂ – 5 = 30 – 5 = 25 мм.

3. Проверочный расчет соединения на прочность:

на смятие σ_см = = 52 Мпа;

на срез шпонки τ_с = = 20 МПа.

Условие прочности выполняется, так как σ_см = 52 МПа < [σ_см ] = 100 Мпа;

τ_с = 20 МПа < [τ_с] = 60 МПа.

Можно несколько уменьшить длину шпонки. Например, из условия смятия

ℓ_р = = 13 мм.

Длина шпонки со скругленными торцами ℓ = ℓ_р + в = 13 + 8 = 21 мм.

Пример 5.5. (рис. 3.2). Выбрать стальной стандартный цилиндрический штифт (рис. 5.13) для крепления муфты, соединяющей вал электродвигателя с входным валом редуктора, если вращающий момент на валу Т₁ = 9,55 Н·м; [τ_см ] = 50 МПа.

Решение.

1. Определяем диаметр вала из условия только кручения при [τ_кр ] = 20 МПа

d = = 13,5 мм.

Принимаем d = 15 мм.

2. По формуле (5.27) рассчитываем требуемый диаметр штифта

d = = 1,6 мм.

Принимаем диаметр цилиндрического штифта d_ш = 2 мм (ГОСТ 3128-70).

Пример 5.6. Выбрать болты для крепления крышки цилиндра тормоза отката артиллерийского орудия, если осевая сила на болт 1200 Н, материал болтов сталь 40Х (σ_Т = 720 МПа), коэффициент запаса прочности S = 3.

Решение.

В этом случае болты поставлены с зазором и затянуты. Для обеспечения герметичности используются металлические плоские прокладки с коэффициентом затяжки К_зат = 4, что обеспечивает достаточную надежность.

Внутренний диаметр резьбы определяется по формуле (5.35).

.

Определяем силу затяжки каждого болта F_зат = К_зат· F = 4 · 1200 = 4800 Н.

Находим расчетную силу

F_р = F_зат + 0,25 F = 4800 + 0,25 · 1200 = 5100 Н.

Допускаемое напряжение в сечениях болта при растяжении

[σ_р ] = = 240 МПа (Н/мм²).

Внутренний диаметр резьбы

d₁ = = 5,93 мм.

По ГОСТу 24705-81 принимаем метрическую резьбу с крупным шагом, с размерами болта: наружный диаметр резьбы d = 8 мм; внутренний диаметр резьбы d₁ = 6,647 мм; средний диаметр резьбы d₂ = 7,188 мм ; шаг резьбы р = 1,25 мм; болты М8.

Усилие, прикладываемое к рукоятке ключа F_кл = = 80 Н.

При стандартной длине ключа L_кл = 15d = 15·8 = 120 мм ; момент на ключе Т_кл = F_кл·L_кл = 80 · 120 = 9600 Н·мм = 9,6 Н·м.

Контрольные вопросы

1. Назначение и классификация соединений.

2. Какой вид сварки находит наибольшее применение и почему?

3. Назовите виды сварных соединений и в каких случаях они применяются?

4. Оцените сварное соединение по сравнению с заклепочным.

5. Сравните соединения встык и внахлестку, отметьте их достоинства и недостатки.

6. Дать классификацию сварных швов и в каких соединениях они применяются?

7. Сформулировать условия прочности сварных соединений встык и внахлестку.

8. Какие факторы влияют на прочность сварных соединений?

9. Что учитывается при определении допускаемых напряжений для сварных швов?

10. Области применения точечной и шовной контактной сварки.

11. Как образуется заклепочное соединение?

12. Какие материалы применяются для изготовления заклепок?

13. Назвать основные типы стандартных заклепок и их применение.

14. Области применение заклепочных соединений.

15. Что учитывается при расчете стержня заклепок на прочность?

16. Что определяется при проектировочном расчете заклепочного соединения из условия прочности?

17. Дать характеристику паяных и клеевых соединений и их применение.

18. На что следует обращать особое внимание при подготовке деталей к склеиванию и пайке?

19. Привести примеры применения сварных, заклепочных, паяных и клеевых соединений в узлах артиллерийской техники.

20. Назначение и виды соединений типа "вал-втулка".

21. Как образуется шпоночное соединение?

22. Основные типы шпонок и их применение.

23. Что нужно знать, чтобы выбрать стандартную шпонку?

24. Сформулировать условия прочности шпоночного соединения.

25. Назвать основные типы шлицевых (зубчатых) соединений и их применение.

26. В чем преимущества шлицевого соединения по сравнению со шпоночным?

27. Что такое штифтовое соединение и в каких случаях оно применяется?

28. Как производится расчет штифтового соединения?

29. Как образуется соединение деталей с натягом?

30. Достоинства и недостатки соединения с натягом по сравнению со шпоночным.

31. Привести примеры применения шпоночных и шлицевых соединений в узлах артиллерийской техники.

32. Основные типы резьбы и области их применения.

33. Основные типы крепежных деталей и способы стопорения.

34. Сформулировать достоинства и недостатки резьбовых соединений.

35. Назвать основные параметры резьбы.

36. Что такое момент затяжки, приложенный к гайке?

37. По каким напряжениям производится проверочный расчет резьбы на прочность?

38. Назвать основные типовые случаи нагружения болта. В каких конструкциях артиллерийского вооружения такие случаи применяются?

39. Как рассчитывают болты, поставленные с зазором без затяжки и с затяжкой при действии осевой силы?

40. Как рассчитывают болты, поставленные с зазором и без зазора в соединениях при сдвигающей нагрузке?

41. Привести примеры применения резьбовых соединений в конструкции артиллерийского орудия.