21) Сварные соединения. Классификация

Сварные соединения:

Достоинства: малая стоимость (небольшой объем подготовительных операций, простые конструктивные формы), малый вес (не требует отверстий и накладок, ослабляющих деталь), герметичность и плотность соединения, возможность автоматизации процесса сварки, возможность соединения толстых профилей.

Недостатки: качество шва зависит от квалификации сварщика, ненадежны при вибрационной и ударной нагрузке, коробление детали (вследствие остаточных напряжений в зоне термического влияния) особенно для деталей термически обработанных и наклепанных.

Классификация: В зависимости от ориентации соединяемых деталей сварные соединения делятся на: стыковые, нахлёсточные, тавровые. В стык-одна дет.продолжение другой:

1рис. -стыковой сварной шов с отбортовкой.(более 3мм)

2рис. - стыковой шов односторонний.8мм

3рис. - стыковой сварной шов односторонний с подваркой.20мм

4рис. - стыковой сварной шов с односторонним скосом двух кромок и подваркой.40мм

5рис. - стыковой сварной шов двусторонний, с двусторонним скосом.40мм

6рис. - стыковой шов двусторонний, с двусторонним скосом двух кромок.60мм

7рис. - стыковой шов односторонний с криволинейной разделкой двух кромок.60.

Нахлёсточные:

1,лобовые2,фланговые3,комбинированные 4,косые.

Все нахлесточные соединения осуществляются угловыми швами.

Виды угловых швов:

1рис. Нормальный угловой шов

2рис. Выпуклый угловой шов

3рис. Специальный угловой шов

4рис. Вогнутый угловой шов

Расчет сварных соединений.

Стыковые швы. Расчет швов производят

на растяжение или сжатие по сечению соединяемых деталей без учета возвышения шва.

где F — растягивающая сила;δ— толщина шва (принимают равной толщине детали); lш — длина шва; σр и [σ]′p — расчетное и допускаемое напряжения растяжения для шва.

Нахлесточные соединения угловыми

швами. Угловые швы рассчитывают на

срез по опасному сечению, совпадающему с биссектрисой прямого угла. Расчетная высота h опасного сечения шва: h = 0,7k для ручной сварки; h = k для автоматической.

Условие прочности шва на срез

где τср и [τ]'ср — расчетное и допускаемое напряжения среза для шва; lш — расчетная длина шва. В соединении лобовыми швами lш=2lфл, фланговыми швами lш=2lфл. В комбинированном сварном шве lш равна сумме длин лобовых и фланговых швов.

22) Резьбовые соединения. Основные параметры

Помимо выполнения крепежных функуий винтовые пары широко применяются для преобразования вращательного движения в поступательное, т.е. выполняют роль механизмов.

Достоинства:

– рациональная форма, компактность и конструктивная простота

– высокая несущая способность

– удобство сборки и разборки

– широкие регулировочные возможности

Недостатки:

– уязвимы при переменных нагрузках

– склонность к самоотвинчиванию при вибрациях.

Основные параметры резьбы

d – наружный диаметр;

d ₁ – внутренний диаметр;

d₂ – средний диаметр;

£ – угол профиля резьбы;

p – шаг резьбы;

P₀ – ширина основания;

 = – P₀/P – коэффициент использования резьбы;

H – высота гайки;

t = n₀P – ход резьбы, для однозаходной резьбы t = P

n₀ – число заходов;

ψ– угол подъема винтовой линии;

При вращении винта на опорной поверхности витка возникает окружная сила трения F_ТР =F_П f = F f /[cos(/2)  cos ]. Составляющая силы трения на плоскость, перпендикулярную оси винта F_ТР = F_ТРcos  = F f/ cos(/2) = Ff , где f  = f/cos(/2) – приведенный коэффициент трения в резьбе, f – коэффициент трения пары материалов винта и гайки.

42Основные типы резьб.

По форме поверхности, на которой нанесена резьба: цилиндрические; конические

Конические резьбы обеспечивают без специальных уплотнений герметичность соединения. Применяются для соединения трубопроводов, гидросистем, бензосистем и т.д.

По направлению винтовой линии: правые и левые. Левые применяются в случаях, когда это обусловлено кинематикой механизма и для предохранения самоотвинчивания.

По назначению:1 крепежные, применяемые для резьбовых соединений; 2крепежно-уплотнительные (трубопроводы, арматуры)

3 резьбы винтовых механизмов (преобразование движения).По числу винтовых линий: однозаходные и многозаходные.

По профилю:Дюймовая резьба в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине α= 55°. Трубная резьба-тот же профиль; nрапецеидальная резьба; упорная резьба профиль — неравнобочная трапеция; прямоугольная резьба; круглая и коническая.

23) Резьбовые соединения. – Разъёмные. Предназначены для соединения деталей с помощью резьбовых соединительных эл-тов (болты, винты, трубы). Достоинства 1) в условиях контролируемой затяжки и хорошем стопорении можно получить любую степень надёжности резьбового соединения. 2) сравнительно малая стоимость вследствие высокопроизводительных способов изготовления. 3) Простота сборки/разборки. 4) Возможность получения точных перемещений в осевом направлении (объектив фотоаппарата, установочные винты). Недостатки 1) В следствие сложного контура профиля резьбы имеется много концентраторов напряжений. 2) Нетехнологичность некоторых видов резьб. Винтовая линия – образуется гипотенузой огибаемого около прямого кругового цилиндра прямоугольного треугольника один из катетов которого совпадающий с основанием цилиндра равен длине окружности

Напряженные и ненапряженные резьбовые соединения.

Ненапряженное – до принятия нагрузки соединение не имеет напряжения в витках.

Пример: Крюк. Гайки до принятия нагрузки работают как стопор, не более. Напряженное – до принятия нагрузки в витках уже существует напряжение.

Расчёт соединения, нагруженного осевой силой и крутящим моментом

осевая сила создает напряжонное растяжение, а крутящий момент напряжонное кручение.

Расчет резьб

Под действием осевого усилия F резьбы работают и рассчитываются на:

1) срез условно по сечениям винта и гайки

2) на смятие и износостойкость

Расчет резьб на срез

Уравнение прочности _СР = F/A  []_СР  0,6 []_P. Здесь площадь среза у винта A_В = d₁H, у гайки A_Г = dH.

Расчет на смятие

На смятие работают и рассчитываются резьбы крепежные изделия, у которых поверхности контакта витков винта и гайки проскальзывают только в процессе затяжки соединения. Площадь смятия принимается как проекция контактной поверхности резьбы на плоскость, нормальную оси винта (перпендикулярную силе F).

A_СМ = (d²/4 – d₁²/4)  H/P, где H/P – число поверхностей смятия (рабочих витков) на высоте гайки H.

Уравнение прочности: _СМ = F/A_СМ = 4FP / [(d²-d₁²)H]  []СМ  0,5 []_P.

Если крепежное изделие стандартно, то H  0,8d из условие прочности резьбы на срез и смятие.

Расчет на износостойкость

На износостойкость рассчитываются подвижно контактирующие резьбы грузовых винтовых механизмов. Расчет ведется по давлению на рабочих поверхностях витков резьбы. p = F /A = 4FP / [(d²-d₁²)H]  [p], где A – площадь, [p] – допускаемое давление – параметр износостойкости, устанавливаемый опытным путем.

Ограничение высоты гайки

Вследствие различных деформаций болта (неравномерное распределение нагрузки по виткам) целесообразно конструктивно ограничивать высоту гайки H 2,5d. Если по расчету получается больше, то следует увеличить диаметр резьбы.

Расчеты незатянутых и затянутых болтов

При стандартизации деталей резьбовых соединений соотношения их элементов устанавливается так, чтобы лимитирующим фактором была прочность тела болта. Это позволяет при их использовании ограничиться расчетом только болта. В зависимости от условий работы обыкновенные болты могут быть незатянутыми и затянутыми.

Незатянутые болты характеризуются отсутствием начальной затяжки. Здесь расчетной является внешняя осевая сила F. Незатянутые болты работают и рассчитываются на растяжение. Проверочный расчет:

_P = F/A= 4F /(d₁²)  []

Проектный расчет:

У затянутых болтов сила F возникает при затяжке. В других случаях осевая сила на винт создается внешней нагрузкой (домкраты). При вращении болтов преодолеваются 2 момента сопротивлению: момент в резьбе T­_P и момент на торце T_T. Они суммируются на рукоятке ключа T = T_P – T_T. В опасном сечении винта действует полная сила F. Эпюры F и T строят для выявления опасного сечения и характера напряженного состояния винта.

Момент трения на торце

В зависимости от того, какая из деталей вращается, торец может быть кольцевым или сплошным (круговым). В общем случае для кольцевого торца элементарная сила трения:

dF_ТР = dAp f_T, где p = 4F/{(D²–d₀²)} – давление. Элементарный момент трения dT_T = dApf_T, где dA = d_d_.

Момент трения на торце T_T = Ff_Td_T/2

Диаметр трения:

24) КПД

Для пары винт-гайка при завинчивании

При отвинчивании

КПД винтового механизма (с учетом трения на торце)

Самоторможение винтовой пары соблюдается при условии  <   = arctg f . Т.к. у крепежных резьб это условие соблюдается, то они являются самотормозящими.

Затянутые болты, грузовые и ходовые винты работают и рассчитываются на сложное сопротивление.

Проверочный расчет:

_P = 4F/(d₁²), _K = T₂/ (0,2d₁³),

Проектный расчет

Т.к. напряжение кручения можно определить только при известных размерах, то задача проектного расчета решается приближенно

С – коэффициент, учитывающий напряжение кручения.

по ГОСТу с последующим проверочным расчетом.