- •Особенности расчёта сварных соединений.
- •Клеммовые соединения.
- •Заклёпочные соединения.
- •Особенности расчёта заклёпочных соединений.
- •Пружины
- •Материалы для изготовления пружин.
- •12. Резьба. Основные понятия и определения. Геометрические параметры метрической резьбы. Изготовление.
- •Резьбовые соединения
Материалы для изготовления пружин.
Материалы должны обладать высокими и стабильными во времени упругими свойствами. Кроме этого материал пружин должен обладать высокой прочностью при действии циклических нагрузок. Влияние прочности материала на размеры проявляются на пружинах больше чем в остальных деталях.
Материалы пружин обязательно подвергают термообработке, а в более ответственных случаях подвергают дополнительному упрочнению в виде наклёпа.
Упрочнение повышает несущую способность пружин на 20% и более.
Наиболее распространенными материалами являются высокоуглеродистые и легированные стали таких марок как: 65Г, 60С2, 50ХРА, 4Х13.
При работе пружин в агрессивных и коррозионных средах для их изготовления применяют бронзы, чаще всего следующих марок:
БрКМц3-1, БрОЦ4-3.
Использование в качестве предохранительных клапанов поршневых компрессоров.
12. Резьба. Основные понятия и определения. Геометрические параметры метрической резьбы. Изготовление.
По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническую резьбу применяют для плотных соединений труб, масленок, пробок.
Профиль резьбы — контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось основной поверхности. По форме профиля различают треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые и другие резьбы.
По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы. У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, у левой — справа налево и вверх. Наиболее распространена правая резьба.
Если витки резьбы расположены по двум или нескольким параллельным винтовым линиям, то они образуют многозаходную резьбу. По числу захода различают однозаходную, двухзаходную и т. д. резьбы. Наиболее распространена однозаходная резьба. Все крепежные резьбы однозаходные. Многозаходные резьбы применяются преимущественно в винтовых механизмах. Число заходов больше трех применяют редко.
Геометрические параметры резьбы: d—наружный диаметр; d1 — внутренний диаметр d2 — средний диаметр, h — рабочая высота профиля; р — шаг; р1—ход (поступательное перемещение образующего профиля за один оборот или относительное осевое перемещение гайки за один оборот).
Д ля однозаходной резьбы p1=p; для многозаходной р1 = пр, где n число заходов; α — угол профиля; ψ —угол подъема (угол подъема развертки винтовой линии по среднему диаметру).
По назначению различают резьбы крепежные и резьбы для винтовых механизмов.
Резьбы крепежные:
-метрическая с треугольным профилем — основная крепежная резьба;
-трубная — треугольная со скругленными вершинами и впадинами;
-круглая часто завинч-отвинч, в загрязненных уловиях, пожарная техника;
-резьба винтов для дерева.
Резьбы винтовых механизмов (ходовые резьбы):
-прямоугольная малонагруженные механизмы;
-трапецеидальная симметричная используется для соединения винт-гайка;
-трапецеидальная несимм., или упорная тяжелонагруженные механизмы, домкрат.
Приведенная классификация не является строгой, так как в практике встречаются случаи применения метрической резьбы с мелким шагом в точных измерительных винтовых механизмах и, наоборот, трапецеидальных резьб как крепежных.
Сварные соединения. Общая характеристика. Типы сварных соединений и сварных швов.
Сварные соединения – образуются под действием сил молекулярного взаимодействия возникающие в результате сильного местного нагрева деталей в зоне контакта.
Контактная сварка – основана на местном нагреве зоны контакта при пропускании тока.
Дуговая сварка – (ручная или автоматическая) плавящимся электродом
Д остоинства:
Герметичность
Технологичность
Невысокая стоимость
Небольшие габариты
Недостатки:
Коробление детали (из-за неравномерного нагрева)
Опасность появления трещин
Недостаточная прочность при вибрационных и ударных нагрузках
Зависимость прочности от квалификации сварщика
Зависимость от взаимного расположения:
Тавровое
Угловое
Стыковое
Нахлесточное
Комбинированное Тавровое
Контактное
Жёсткие (глухие) муфты
С помощью этих муфт осуществляется жесткое соединение валов. Могут быть втулочными или фланцевыми.
Втулочная муфта является простейшей из жестких муфт. Она представляет собой втулку 3 (рис.2), посаженную с помощью шпонок, штифтов или шлицев на выходные концы валов 1 и 2.
Рис.2. Втулочная муфта: а — крепление на шпонке; б — крепление штифтом
Втулочные муфты находят применение в тихоходных и неответственных конструкциях машин при диаметрах валов d < 70 мм.
Достоинство таких муфт — простота конструкции и малые габаритные размеры; недостатки — необходимость при монтаже и демонтаже раздвигать концы валов на полную длину муфты либо сдвигать втулку вдоль вала не менее чем на половину ее длины; необходимость очень точного совмещения валов, так как эти муфты не допускают радиального или углового смещения осей валов (рис.3).
Материал для изготовления втулки — сталь 45; для муфт больших размеров — чугун СЧ25.
Рис.3. Возможные смещения валов
Фланцевая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 (рис.4), соединенных болтами 4. Для передачи вращающего момента используют шпоночные или шлицевые соединения. Вращающий момент передаётся за счёт сил трения между фланцами, а когда болты вставлены без зазора, то также и болтами. Фланцевые муфты стандартизованы в диапазоне диаметров 12...250 мм и передают моменты 8...45000 Нм. В тяжёлых машинах полумуфты приваривают к валам.
Эти муфты называют иногда поперечно-свертными. Для лучшего центрования фланцев на одной полумуфте делают круговой выступ, на другой — выточку того же диаметра (рис.4, а) или предусматривают центрующее кольцо 3 (рис.4, б).
Рис.4. Фланцевые муфты: а - центровка за счет выступа; б — центровка кольцом
Фланцевые муфты могут передавать значительные вращающие моменты; имеют широкое распространение в машиностроении. Употребляются для валов диаметром d < 350 мм. Достоинство этих муфт — простота конструкции и легкость монтажа; недостаток — необходимость точного совмещения валов и точного соблюдения перпендикулярности соприкасающихся торцовых поверхностей полумуфт к оси вала.
Материал фланцевых полумуфт — сталь 40, 35Л, чугун СЧЗО (для муфт больших размеров).
Болты, поставленные без зазора, могут обеспечивать центровку валов. При постановке болтов с зазором центровка обеспечивается выступом, который воспринимает также все поперечные нагрузки. Центрирующий выступ усложняет монтаж и демонтаж соединения, так как при этом необходимо осевое смещение валов. Для обеспечения техники безопасности выступающие части болтов закрывают буртиками 4. В тех случаях, когда муфта имеет общее ограждение, буртики не делают. Расчет на прочность выполняют для шпоночных соединений и болтов (см. расчет призматических шпонок и расчет болтовых соединений нагруженных в плоскости стыка для болтов поставленных с зазором и без зазора). Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому применяется чаще.
Наибольшее распространение из этой группы муфт получила зубчатая муфта (рис.4.1). Она состоит из полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и разъемной обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев эвольвентного профиля (рис. 16.3). Муфта компенсирует радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацеплении и обточки зубьев по сфере. Компенсация несоосности валов сопровождается скольжением зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке, а в муфту заливают смазку.
Компенсирующие муфты
Конструкции этих муфт несколько сложнее, но они допускают некоторые радиальные и угловые смещения осей валов. Основное назначение этих муфт состоит в том, чтобы компенсировать вредное влияние неправильного относительного положения соединяемых валов. Однако эти муфты чувствительны к перекосам. Кроме того, при перекосах валов вследствие трения в зубьях муфта нагружает валы изгибающим моментом примерно 10% от вращающего. Компенсирующие муфты делятся на жесткие подвижные и упругие (деформируемые).
Кулачково-дисковая муфта (рис.5) состоит из двух полумуфт 1 и 2 с диаметральными пазами на торцах и промежуточного плавающего диска 3 (рис.5, а) с взаимно перпендикулярными выступами. В собранной муфте выступы диска располагаются в пазах полумуфт (рис.5, б). Трущиеся поверхности периодически смазывают пластичной смазкой (один раз в смену). Кулачково-дисковая муфта применяется для соединения тихоходных валов (до 250 об/мин). Допустимые радиальные смещения валов — до 0,04 мм, угловое — до 30'. Недостаток этих муфт — повышенная чувствительность к перекосам валов. Эти муфты предназначены главным образом для компенсации относительно параллельного смещения осей валов. Теоретически, при любом смещении передаточное отношение между валами постоянное. При вращении ведущего вала без угловых ускорений ведомый вал также будет вращаться равномерно. Полумуфты и диски рекомендуется изготовлять из стали 45Л.
Рис.5. Кулачково-дисковая муфта: а — элементы муфты; б — в собранном виде
Зубчатая муфта (рис.6) состоит из четырех основных деталей: двух полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух обойм 3 и 4 с внутренними зубьями. Обоймы муфты соединены болтами 5. Через отверстие 6 заливается масло (один раз в три месяца). Зубчатые муфты компенсируют радиальные, угловые и комбинированные смещения валов (углы между полумуфтами и обоймами не должны превышать 0,5°; d< 560 мм); находят широкое применение в машиностроении. Эти муфты надежны в работе, имеют малые габаритные размеры. Материал полумуфт и обойм — сталь 40 или 45Л.
Рис.6. Зубчатая муфта: 1, 2 - полумуфты с наружными зубьями;
3, 4 — обоймы; 5 — болты; 6 — отверстие для подвода смазки
Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис.7) по конструкции аналогична фланцевой муфте, вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 1 на которые установлены эластичные (резиновые, кожаные и т. п.) втулки 2. Эластичные элементы позволяют компенсировать незначительные осевые (для малых муфт 1—5 мм; для больших муфт 2—15 мм), радиальные (0,2—0,6 мм) и угловые (до 30') смещения валов. Упругие втулочно-пальцевые муфты обладают хорошей эластичностью, высокой демпфирующей и электроизоляционной способностью, просты в изготовлении, надежны в работе. Находят широкое применение, особенно для соединения электродвигателей с исполнительными механизмами (машинами) при d< 150 мм. Материал полумуфт — сталь 35, 35Л или чугун СЧ25; пальцы изготовляют из стали 45.
Рис. 7. Муфта упругая втулочно-пальцевая: 1 — пальцы; 2 — эластичные втулки
Несущая способность муфт резко падает с ростом перекоса валов.
Размеры муфт подбирают по таблицам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему длительно действующему моменту на ведущем валу.
Самоуправляемые муфты
Эти муфты предназначены для автоматического разъединения валов в зависимости от изменения одного из следующих параметров: вращающего момента — предохранительные муфты, направления вращения — обгонные, и скорости вращения - центробежные.
Муфты свободного хода (обгонные) (рис.14) предназначены для передачи вращающего момента в одном направлении (например, для вращения втулки заднего колеса велосипеда). Ролики 3 муфты свободного хода за счет сил трения заклиниваются между поверхностями полумуфт 1 и 2
Рис. 14. Роликовая муфта свободного хода
При уменьшении скорости вращения полумуфты 1 вследствие обгона ролики выкатываются в широкие участки вырезов, и муфта автоматически размыкается.
Муфты свободного хода работают бесшумно, допускают большую частоту включений.
В качестве материалов для муфт свободного хода рекомендуют применять стали ШХ15, 20Х, а также высокоуглеродистые инструментальные стали.
Центробежные муфты (рис.15) служат для автоматического включения (выключения) валов при заданных угловых скоростях.
Центробежная муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт 1 и 2, в пазы которых устанавливают фрикционные грузы — колодки 3.
Рис. 15. Центробежная колодочная муфта: 1,2— полумуфты; 3 — колодки
При достижении ведущей полумуфтой заданной угловой скорости колодки 3, за счет центробежных сил, прижимаются к ведомой полумуфте, и муфта включается. В показанной на рис.15 конструкции любая из полумуфт (1 или 2) может быть ведущей. Передача вращающего момента осуществляется силами трения, значение которых пропорционально квадрату угловой скорости. Центробежная муфта допускает частые включения, обеспечивает плавное включение и имеет сравнительно небольшие габаритные размеры.
Соединения деталей машин
Взаимодействие деталей между собой называют связями. Эти связи делятся на подвижные (шарниры, зубчатые зацепления, подшипники, ременные и цепные передачи) и неподвижные (заклепочные, сварные и другие). Неподвижные связи в технике называют соединениями. Соединения состоят из соединительных деталей и прилегающих частей соединяемых деталей, форма которых подчинена задаче соединения. В отдельных конструкциях специальные соединительные детали могут отсутствовать.
Соединения по признаку возможности разборки делят на разъемные и неразъемные.
Разъемными называют соединения, которые разъединяются без повреждения деталей. К ним относятся резьбовые, шпоночные, зубчатые и профильные соединения. Основным расчетом соединений является расчет на прочность. Расчет на прочность является основным критерием для расчета всех соединении. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы прочность соединяемых и соединительных деталей была одинаковой.
Неразъемными называют соединения, разъединение которых невозможно без разрушения соединяемых деталей или соединяющего материала. К ним относят заклепочные, сварные клеевые, паяные соединения, а также соединения с натягом.
Выбор типа соединения определяет инженер.