Соединения с натягом, штифтовые и профильные соединения. Упругие элементы (пружины) / Лекция 16_Соединения с натягом, штифтовые,.
...pdf
Штифтовые соединения
Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках преимущественно в приборостроении. Соединение работает на срез и на смятие.
21
Профильные соединения
Профильные соединения – соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и таким образом обеспечивается передача вращения. Имеют малую концентрацию напряжений, обладают самоцентрированием, малошумны, но сложны в изготовлении и эксплуатации. Рассчитывают на смятие.
22
Пружины
Классификация
Пружины и упругие элементы широко используют в конструкциях в качестве виброизолирующих, амортизирующих, аккумулирующих, натяжных, динамометрических и других устройств.
По виду воспринимаемой нагрузки: |
|
По геометрической форме: |
• пружины растяжения |
|
• пружины винтовые |
• пружины сжатия |
|
• пружины спиральные |
• пружины кручения |
|
• пружины прямые |
• пружины изгиба |
|
• … |
|
|
|
По назначению:
•для создания заданной постоянной силы
•для силового замыкания кинематических пар
•для выполнения функций двигателя (аккумулятор)
•для виброизоляции
•для восприятия энергии удара
•для измерения сил
23
Пружины
Классификация
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пружина |
пружина |
|
пружина |
|
|
фасонные пружины сжатия |
|
|
сжатия |
растяжения |
|
кручения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРУЖИНЫ
стержневая пружина кручения
|
Тарельчатая |
|
кольцевая |
|
|
24 |
|
|
|
спиральная пружина кручения |
|
||||
|
пружина сжатия |
|
пружина сжатия |
|
пружина изгиба (рессора) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Пружины
Основные параметры витых пружин:
•диаметр проволоки d
•средний диаметр D0
•индекс пружины c = D0 / d
•число рабочих витков n
•длина рабочей части H0
•шаг витков t
•угол подъема витков tgα = t/πD0
Индекс пружины характеризует кривизну витка. Пружины с индексом c < 3 применять не рекомендуется вследствие высокой концентрации напряжений в витках. Индекс пружины выбирается в зависимости от диаметра проволоки (табличное значение). Изменяя индекс можно варьировать осевые и радиальные размеры пружины, не меняя ее жесткость.
Материалы пружин:
• высокопрочные высокоуглеродистые стали У9А, У12А, …
• марганцовистовая сталь 65Г
• кремнистая сталь 60С2А
• хромованадиевая сталь 50ХФА
• цветные сплавы (берилиевые и кремнемарганцовистые бронзы) – для работы в химически активной среде Для защиты поверхностей пружин их покрывают лаком или
промасливают, оксидируют, наносят цинковое или кадмиевое покрытие.
25
Критерии работоспособности
Виды повреждений пружин
Разрушение витков пружины
Допускаемые напряжения |
|
Запас прочности |
|
|
|
Прочность Выносливость
Критерии
работоспособности
26
Расчет пружин
|
|
|
|
|
Силовые |
факторы в |
поперечном |
||
сечении |
пружины: |
поперечная |
||
сила F и момент Mz. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mz = FD0 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Момент Mz может быть разложен на составляющие – крутящий T и изгибающий моменты MИ:
|
T = FD0 cosα |
|
MИ = FD0 |
sinα |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Угол витков мал (α ≤ 10…12°), поэтому полагают, |
T ≈ |
FD0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
что пружины работают только на кручение. |
|
|
|
227 |
|
|||
Расчет пружин
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условие прочностной надежности пружины растяжения: |
|
|
τmax ≤[τ] |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
τmax = |
|
T |
= kFD0 = |
8kFD0 |
≤[τ] |
|
|
|
|
|
WP |
πd 3 |
|
|
|
|||||
|
|
WP |
|
|
|
|
||||
k = 1 + 1.45/c – коэффициент учета кривизны витков (поправка к формуле для кручения прямого бруса, табличное значение, зависит от значения индекса пружины); [τ] – допускаемое касательное напряжение (справочная величина).
Диаметр проволоки для изготовления пружины с заданным индексом c прочность:
Необходимое число рабочих витков определяют из условия, что при возрастании нагрузки от установочной Fmin до максимальной Fmax пружина должна получить заданное перемещение (осадку) δ:
Податливость одного витка пружины λ равна:
d = 1.6 |
kFmax c |
[τ] |
n = λ(Fmaxδ− Fmin )
λ = 8c3
Gd 28
Составные пружины
29
Вопросы для самоконтроля
Каковы основные способы соединения вала со ступицей?
Какими способами получают соединения с натягом?
Каковы виды повреждений и критерии работоспособности соединений с натягом?
В чем преимущества и недостатки шпоночных соединений?
Какие виды шпонок применяются в шпоночных соединениях?
Каковы критерии работоспособности шпоночных соединений и как их рассчитывают?
Как рассчитывают шлицевые соединения и в чем их преимущества?
Каковы конструкции штифтовых и профильных соединений вала и ступицы?
Как классифицируют и где применяются пружины? 30
Каковы достоинства резиновых упругих элементов?