1 9.Зависимость между моментом, приложенным к гайке, и осевой силой винта.

Если винт нагружен осевой силой F (рис. 1.13), то для завинчивания гайки к ключу необходимо приложить момент Гзав, а к стержню винта — реактивный момент Гр, который удерживает стержень от вращения. При этом можно записать Т_зав= Т_Т + Тр (1.3) где Т_Т — момент сил трения на опорном торце гайки; Тр — момент сил трения в резьбе. Равенство (1.3), так же как и последующие зависимости, справедливо для любых винтовых пар болтов, винтов, шпилек и винтовых механизмов.  

 Не допуская существенной погрешности, принимают приведен¬ный радиус сил трения на опорном торце гайки равным среднему радиусу этого торца или Dcp/2. При этом T_T = Ff(Dcp/2),    (1.4)  где |Dcp = (D1+doтв)/2; D₁—наружный диаметр опорного торца гайки; d_отв— диаметр отверстия под винт; f—коэффициент трения на торце гайки. Момент сил трения в резьбе определим, рассматривая гайку как ползун, поднимающийся по виткам резьбы, как по наклонной плоскости (рис. 1.14, а). По известной теореме механики, учитывающей силы трения, ползун находится в равновесии, если равнодействующая Fn системы внешних сил отклонена от нормали n—n на угол трения φ. В нашем случае внешними являются осевая сила F и окружная сила Ft = 2Tp/d2. Здесь Tр—не реактивный, а активный момент со стороны ключа, равный Гзав— Ττ [см. формулу (1.3)]. Далее (рис. 1.14), F, = Ftg(ψ + (p) или Tр = 0,5Fd2 tg (ψ + φ), где ψ—угол подъема резьбы [по формуле (1.1)];

φ = arctg(fnp) (1.5) — угол трения в резьбе;

fпр — приведенный коэффициент трения в резьбе, учитывающий влияние угла профиля [формула (1.2)]. Подставляя значения моментов в формулу (1.3), найдем искомую зависимость: Tзав = 0,5Fd2 [(Dcpld2)f+tg(ψ + φ) (1.6) При отвинчивании гайки окружная сила Ft и силы трения меняют направление (рис. 1.14,6). При этом получим Ft = F tg(ψ - φ).  (1.7)  

Момент отвинчивания с учетом трения на торце гайки, по аналогии с формулой (1.6), Tотв = 0,5 Fd2 [(Dcp/ d2)f+ tg (φ - ψ)].    (1.8) Полученные зависимости позволяют отметить: 1.    По формуле (1.6) можно подсчитать отношение осевой силы винта F к силе FK, приложенной на ручке ключа, т. е. F/FK, которое дает выигрыш в силе. Для стандартных метрических резьб при стандартной длине ключа l=15d и f=0,15 F/FK = 70...80 (см. табл. 1.6). 2.    Стержень винта не только растягивается силой F, но и закручивается моментом Тр.

20. В чем сущность расчета дм на прочность, жесткость, устойчивость, износостойкость, теплостойкость.

Прочность- способность деталей сопротивления действию нагрузок(сил или моментов сил) без разрушения или пластических деформаций. Прочность с помощью допускаемых напряжений или запасов прочности. Условия прочности по допускаемому напряжению: σ<= [σ] нормальное напряжение, т <= [т ] касательное.

Расчеты по этому методу являются приближенными, т.к. не учитывается режим нагружения, форма и состояние сопряженных поверхностей, однородность мехонических свойств мат-а, температура окруж-й среды. Поэтому вводят расчет по запасам прочности:

s= σ_пред/ σ_max, σ_max – мак-е напряжение в опасном сечении, σ_пред- пред-е напря-е, s- запас прочности.

Износостойкость- способность противостоять изнашиванию в результате трения. Износостойкость зависит многих факторов: физико-механических свойств мат-а, давления, скорости скольжения тел, вида смазочного мат-а, шероховатьсти, условий эксплуатации машин. Увеличения зазоров соединений при изнашивании приводит к потере точности работы механизма, возрастанию динамических нагрузок и даже положение детали. Изна-е может интенсифицироваться при коррозии трущихся поверхностей в результате старения неметаллических мат-в или пов-е темп-ы, в агрессивных средах изнашивание происходит очень интенсивно. Органосиликатная краска- практическая, быстро сохнет, прочная. Для снижения интенсивности изнашивания обеспечивают условие жидкостного трения в КП, очистку масел, уменьшении шероховатости трущихся поверхностей, применение антифрикционных мате-в и спец. Виды химико-термической обработки.

Жесткость- способность деталей под нагрузкой сохранять размеры и форму благодаря силам упругости. Расчет на жесткость является одним из основных расчетов, в нем предусматривается ограничение упругих перемещений деталей или отдельных элементов в допустимых пределах. Нормы жесткости устанавливаются на основе опыта эксплуатации деталей или отдельных элементов в допустимых пределах.

Теплостойкость-способность изделий сохранять работоспособность при изменении температуры. При нагревании может произойти понижение прочности материала и наблюдаться ползучесть, снижение защищающей способности масляной пленки, при переохлаждении- разрыв пленки вследствие загустения смазочного материала, изменение зазоров между контактирующими поверхностями и заклинивание сопряженных деталей.

Устойчивость(долговечность)- свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

21.Общие сведения. Клиноременная передача может работать с одним или несколькими ремнями (см. рис. 17.1, б). Достоинством этой передачи по сравнению с плоскоременной является то, что благодаря повышенному сцеплению ремня со шкивами, обусловленному эффектом клина, она передает большую мощность, допускает меньший угол обхвата αϊ на малом шкиве (см. рис. 17.1), а следовательно, и меньшее межосевое расстояние а. Передача проста и надежна в эксплуатации. Недостатками в сравнении с плоскоременной являются меньшая долговечность ремней вследствие значительной их высоты, большие потери на трение и деформацию изгиба, большая стоимость шкивов и неодинаковая работа ремней в многоручьевой передаче из-за отклонений в их длине. Клиноременные передачи рекомендуются при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном расположении осей валов.

Типы ремней. По конструкции клиновые ремни бывают двух типов: кордтканевые (рис. 19.1, а) икордшнуровые (рис. 19.1, б). В первых корд состоит из нескольких рядов вискозной, капроновой или лавсановой ткани, расположенных в зоне нейтрального слоя ремня, завулканизированных в резину. Снаружи ремень завернут в два-три слоя прорезиненной ткани. Кордтканевые ремни применяют в приводах общего назначения.

Приводные клиновые ремни предназначены для обеспечения передачи крутящего момента, т.е для передачи движения от вала двигателя к вспомогательным агрегатам автомобилей, тракторов, комбайнов, станков и т.д.

Ремни вентиляторные клиновые применяются в двигателях автомобилей, тракторов и комбайнов. На сельскохозяйственных машинах применяют приводные, вариаторные, вентиляторные ремни.

На станках и другом промышленном оборудовании используют приводные, поликлиновые и плоскозубчатые ремни.

Приводные ремни подразделяются:

по длине и сечению ремня:

нормальных сечений,

узких сечений,

широкие (вариаторные);

по области применения и нагрузкам:

o зубчатые ремни,

o поликлиновые ремни,

o многоручьевые,

o плоские:

по несущему слою и материалам, из которых изготовлены:

o кордшнуровые:

o кордтканевые.

Приводные клиновые ремни нормальных сечений ГОСТ 1284.1-89, 1284.3-89, применяются для ременной приводной передачи. Ремни предназначены для приводов станков, промышленных установок и сельскохозяйственных машин.

Условное обозначение: Z(O), A(A), В(Б), С(В), Д(Г), Е(Д)

В (Б)-1180 ГОСТ 1284.1-89

В (Б)- профиль ремня,

1180 - расчетная длина мм.

Приводные клиновые ремни узкого сечения применяются для скоростных клиноременных передач, работающих в тяжелом режиме. Ремни предназначены для ремневых передач зернокомбайнов и других сельскохозяйственных машин. Клиновые приводные ремни отличаются гибкостью и прочностью.

Ремни клиновые приводные вентиляторные ГОСТ 5813-93.

Предназначены для передачи движения от вала двигателя к вспомогательным агрегатам автомобилей, тракторов комбайнов.

В зависимости от применяемых материалов ремни могут изготавливаться двух классов: 1-с полиамидным кордшнуром, 2-с полиэфирным кордшнуром

Вариаторные приводные ремни ГОСТ 26 379-84 применяются для работы в силовых приводах промышленного оборудования, осуществляют автоматическое регулировочное перемещение ремня вдоль паза шкива, обеспечивая при этом широкий диапазон скоростей и их изменения. Ремни вариаторные отличаются поперечной жесткостью, плавностью и бесшумностью хода.

Плоскозубчатые приводные ремни предназначены для эксплуатации в приводах на станках, промышленном оборудовании и приборах, металлорежущих станках и полуавтоматах, бытовых и промышленных машинах, кинопроекторах. Зубчатые ремни отличаются стабильностью длины, износостойкостью, равномерностью хода.

Поликлиновые ремни применяются в приводах с большим передаточным числом и высокими скоростями, а также при малых диаметрах шкивов и блоков, пригодны для компактных приводов в бытовой технике и в продукции тяжёлого машиностроения.

Ремни поликлиновые предназначены для приводов металлорежущих станков, машин и другого оборудования, работающего на высоких скоростях. Поликлиновые ремни используют для замены плоских приводных ремней, а также клиновых ремней, работающих в комплекте. Ремни поликлиновые отличаются безвибрационным ходом, устойчивостью к маслам.

Условное обозначение: PK, PL, PM

Многоручьевые клиновые ремни предназначены для передачи крутящего момента в приводах с высокой амплитудой колебания и большими межосевыми расстояниями, а также в приводах с вертикальным расположением осей.

Ремни многоручьевые клиновые, применяются в агропромышленной технике, камнедробилках, вентиляционных установках, для передачи крутящих моментов на большие расстояния, предназначены для замены комплекта клиновых ремней, работающих параллельно в одной передаче.

Условное обозначение: SPZ, SPA, SPB, SPC

Плоские ремни отличаются износостойкостью, устойчивостью к воздействию масел, жиров, бензина, ацетона; эластичностью; антистатичны; имеют высокий коэффициент трения, практически бесшумны.

Ремни плоские приводные резинотканевые изготавливаются на основе БКНЛ-65 и ТК-200 ГОСТ 23831-79, предназначены для плоскоременных передач, транспортеров рядковых жаток, для водоподъемников, элеваторов и норий в качестве тягового элемента, для главных приводов валковых мукомольных мельниц, камнерезных и камнедробильных машин, штамповочных прессов, бумажных машин, пилорам, и т.д.

Приводные плоские замкнутые ремни применяются для плоcкоременных передач, транспортеров рядковых жаток, рулонных пресс-подборщиках, элеваторов в качестве тягового элемента, зерноподборщиков и зернометов.

Приводные плоские бесконечные ремни применяются для приводов быстроходного шлифовального оборудования и другого типа оборудования для скоростей более 15 м/с. Изготавливаются ремни двух типов: кордшнуровые и кордтканевые.

22Стержень винта нагружен только внешней растягивающей силой.

Примером служит нарезанный участок крюка для подвешивания гру­ за (рис. 1.18). Опасным является сечение, ослабленное нарезкой. Пло­ щадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру dt резьбы. ' '

Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне

(1.16)

Допускаемые напряжения [а] здесь и далее см. табл. 1.2.

Болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует. Примером служат болты для крепления ненагруженных герметичных крышек и люков корпусов машин (рис. 1.19), В этом случае стержень болта рас­тягивается осевой силой F_aaT, возникающей от затяжки болта, и закручивается моментом сил в резьбе Г_р—см. формулу, (1.5), где F равна F_3aT.

Напряжение растяжения от силы /\,_ат

Напряжения кручения от момента Г_р \ (1.17)

Требуемое значение силы затяжки

где А — площадь стыка деталей, приходящаяся на один болт, ст_см — напряжение смятия в стыке деталей, значение которого выбирают по условиям герметичностиПрочность болта определяют по эквивалентному напряжению

(1.18) Вычисления показывают, что для стандартных метрических резьб

Э то позволяет рассчитывать прочность болтов по упрощенной формуле

Расчетамии практикой установлено, что болты с резьбой меньше М10. . .М12 можно разрушить при недостаточно квалифицированной затяжке. Например, болт с резьбой Мб разрушается при силе на клю­че, равной 45Н; болт с резьбой М12 — при силе 180 Н (см. табл. 1.6). Поэтому в среднем и тяжелом машиностроении не рекомендуют приме­нять болты малых диаметров (меньше М8). На некоторых заводах для затяжки болтов используют специальные ключи предельного момента. Эти ключи не позволяют приложить при затяжке момент больше уста­новленного. В таком случае отпадает необходимость ограничивать применение болтов малых диаметров (при условии, что ключи предельного момента применяют и в эксплуатации

23Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей.

Примером служат болты для крепления крышек резервуаров, нагруженных давлением р жидкости или газа (рис. 1.23). Затяжка болтов должна обеспечить герметичность соединения или нераскрытие стыка под нагрузкой. Задача о распределении нагрузки между эле­ментами такого соединения статически неопределима и решается с учетом деформаций этих элементов. Обозначим: F_aaT — сила затяжки болта; F=Rlz — внешняя нагрузка соединения, приходящаяся на один болт (г — число болтов).

После приложения внешней нагрузки к затянутому соединению болт дополнительно растянется на некоторую величину А, а деформа­ция сжатия деталей уменьшится на ту же величину.

Для простоты можно сказать, что только часть внешней нагрузки : дополнительно нагружает болт, а другая часть идет на разгрузку стыка*.

Если обозначим % — коэффициент внешней нагрузки (учитывает приращение нагрузки болта в долях от силы F, то дополнительная нагрузка болта равна %F, а уменьшение затяжки стыка — (1—%)F. Значение коэффициента % определяют по условию равенства дополни­тельных деформаций болта и деталей (условие совместности деформа­ций):

(1.23)

где К₆ — податливость болта, равная его деформации при единичной нагрузке; %_а — суммарная податливость соединяемых деталей. Из равенства (1.23)

(1.24)

Далее получим приращение нагрузки на болт

(1.25)

расчетную (суммарную) нагрузку болта

(1.26)

1 и остатйчную затяжку стыка от одного болта

V

24Прочность болта при статических нагрузках. При статических нагрузках прочность болта в соединении типа рис. 1.23 оценивают" по формуле

(1.32)

Здесь коэффициент 1,3 по-прежнему учитывает напряжения кручения, которые могут возникнуть при затяжке, соединения под нагрузкой (как правило, это не рекомендуют).

Прочность болта при переменных нагрузках. При переменных на­грузках [см. рис. 1.24 и формулы (1.25) и (1.26)] полное напряжение в болте можно разделить на постоянное

(1.33)

Запас прочности по переменным напряжениям подсчитывают по формуле (см. курс сопротивления материалов)

(1.34)

где о__х—предел выносливости материала болта (см. табл. 1.1); Ка—эффективный коэффициент концентрации напряжений в резьбе (определяют при испытании затянутой резьбовой пары, а не просто стержня с резьбой); ij)_a«0,l—коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений Значение Kg зависит от многих факторов и трудно поддается точному учету. Для.приближенных расчетов рекомендуют [18]: Ко яа 3,5.. .4,5—углеродистые стали, Ко « 4,0.. .5,5—легированные стали. Большие значения относятся к резь­бам d > 20 мм. Эти значения получены для метрических нарезанных резьб и при простых гайках. Для накатанных резьб Ка уменьшается на 20...30%. При при­менении специальных гаек (см. рис. 1.16), выравнивающих распределение на­грузки- по виткам резьбы, значение Ко уменьшают на 30...40%.

\ Запас статической прочности по текучести материала проверяют ио формуле

\