СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
Часть 1
Неразъемные соединения
СОЕДИНЕНИЯ ТИПА ВАЛ-СТУПИЦА (с натягом) осуществляется за счет разности посадочных размеров. Таким способом соединяют детали с соосными поверхностями контакта
Соединение бандажа с колесом и колеса с осью ; подшипника с валом.
Соединения собирают преимущественно механическим и «тепловым»
способами.
Достоинства: простота изготовления, хорошее центрирование и фиксирование взаимного положения сопрягаемых деталей, воспринимают значительные
статические и динамические нагрузки.
Недостатки: сложность демонтажа и возможность повреждения посадочных
поверхностей, контактная коррозия и снижение прочности соединений при переменных нагрузках (взаимное осевое смещение).
- несущая способность (прочность сцепления) и прочность деталей.
Условие взаимной неподвижности (прочности сцепления) деталей соединения
где Q — внешняя сдвигающая нагрузка; F — сила сцепления (трения).
Сдвигающее усилие может быть осевым
или окружным (тангенциальным)
. Схемы сил
в соединении
и совместном действии осевой силы и вращающего момента принимают
Сила сцепления (трения) образуется на поверхности контакта деталей благодаря контактным напряжениям q от начальной деформации деталей.
где qн — номинальное (среднее) контактное напряжение.
Условие взаимной неподвижности деталей соединения определяется неравенством
где d и ℓ — диаметр и длина сопряжения .
Откуда нагрузочная способность соединения :
где k -коэффициент запаса сцепления равный k= 1,5 ... 2.
Расчетный диаметральный натяг , равен разности
посадочных диаметров |
δР= ДА |
- dB |
|
В предварительных расчетах допускают, что контактные напряжения одинаковы во всех точках поверхностей контакта.
. Радиальные перемещения точек контакта (имеют разные знаки):
где qH — номинальное контактное напряжение;
и |
— коэф. радиальной податливости деталей. |
Эти коэффициенты зависят от радиальных размеров и материалов деталей:
Осевое усилие запрессовки деталей можно вычислить по формуле
а наибольшую полезную сдвигающую нагрузку - по этой же формуле при qH, соответствующем= 
ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Шпоночным называется соединение соосных деталей с помощью шпонки
Шпонка
В машиностроении применяют стандартизованные
призматические, сегментные, клиновые,цилиндрические шпонки
.
Достоинства : простота конструкции, невысокая стоимости изготовления, удобство
сборки и разборки.
Призматические шпонки используются в конструкциях чаще. Они имеют
прямо-
угольное сечение с отношением высоты к ширине h/b для валов диаметром до 22 мм - h/b= 1 а для валов больших диаметров - до h/b
Материал шпонок — чистотянутая сталь с пределом точности |
600 МПа. |
Сегментные шпонки используют в основном на малонагруженных участках
Критерии работоспособности и расчеты соединений.
Шпоночные соединения выходят из строя из-за смятия рабочих граней. Возможен также и срез шпонок.
Прочностную надежность соединений оценивают по напряжениям
смятия
на рабочих гранях.
где Т - вращающий момент; lP - рабочая длина шпонки ; t2 = 0,4h -
глубина |
врезания шпонки в ступицу; |
|
Рабочую длину шпонки ℓр можно определить из |
|
соотношения |
|
t2 |
Проверку прочности шпонок на срез обычно не производят. Если условие прочности не выполняется, то используют две шпонки,
установленные под углом 120 или 180°.
