23 Шлицевые соединения. Достоинства, недостатки, классификация и область применения. Расчёт .

Шлицевые соединения представляет собой сопряжение выступов на валу и соответствующих впадин на в ступице. Передача вращающего момента осуществляется боковыми поверхностями зубьев.

Достоинства:

-Передают большой вращающий момент

-Более надёжны при реверсивных и динамических нагрузках

- Лучшее центрирование ступицы на валу

-Меньшая длина ступицы

Недостатки:

-Более сложное в изготовлении и следовательно дороже

Классификация

Область применения

Соединения с прямобочным профилем зубьев применяют в неподвижных и подвижных соединениях

Соединения с эвольвентным профилем зубьев применяются в неподвижных и подвижных соединениях

Соединения с треугольным профилем применяются в неподвижных соединениях

Расчёт

Шлицевые соединения выбирают по таблицам и затем проверяют на смятие

Где Т- передаваемый вращающий момент, Н*мм ;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рабочим поверхностям зубьев

А _см – расчётная площадь поверхности смятия, мм² ;

R_{ср –} средний радиус шлицевого соединения, мм .

Площадь смятия:

Для прямобочных соединений

,

Для эвольвентных соединений

Средний радиус шлицевого соединения

Для парямобочных соединений

Для эвольвентных соединений

24 Резьбовые соединения. Достоинства, недостатки. Виды и расчёт соединений

Резьбовое соединение — крепёжное соединение в виде резьбы. Используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.

Достоинства:

-технологичность;

-взаимозаменяемость;

-универсальность;

-надёжность;

-массовость.

Недостатки:

-раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без применения специальных устройств (средств).

-отверстия под крепёжные детали, как резьбовые, так и гладкие, вызывают концентрацию напряжений.

-для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать дополнительные технические решения.

Виды соединений

резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);

резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например, болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д;

- болтовое соединение;

- винтовое соединение;

- шпилечное соединение.

Основные сведения о посадках деталей

Посадкой называется характер соединения со­прягаемых деталей, определяемый разностью их разме­ров, т. е. наличием зазора или натяга.

ГОСТом установлен определенный перечень посадок, которые разделяются на три основные группы: подвижные, неподвижные и переходные.

Если при сопряжении получается зазор, то посадка является подвижной, если же получается натяг, то посад­ка является неподвижной. Подвижные посадки могут иметь зазоры, а неподвижные — натяги разной величины в зависимости от разности диаметров сопрягаемых деталей.

Посадки, дающие в соединении небольшие натяги или малые зазоры, являются переходными.

Каждая посадка в любой группе имеет определенное название и условное обозначение, характеризующее в какой-то степени ее свойства.

Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия, если до сборки размер вала больше размера отверстия.

Посадка с зазором - обеспечивает зазор в соединении, и характеризуется величинами наибольших и наименьших зазоров, при графическом изображении поле допуска отверстия расположен выше поля допуска вала.

Посадка с натягом - образует зазор в соединении, характеризуется величинами наибольших и наименьших натягов, при графическом поле допуска отверстия ниже поля допуска вала.

Переходная посадка - характеризуется наибольшим зазором и натягом, при графическом изображении поля допусков пересекаются частично или полностью.

Основные сведения о допусках

Номинальный размер- размер относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения.

Действительный размер – размер детали установленный её измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера между которыми должен находиться действительный.

Алгебраическая разность между наибольшим предельным и наименьшим предельным называется допуском

TD = Dmаx – Dmin допуск отверстия

Td = dmаx – dmin допуск вала

Допуск характеризует точность изготовления детали. Точностью размера называют степень приближения действительного размера к заданному (т.е.номинальному) размеру. С уменьшением погрешности точность увеличивается. Это означает, что чем меньше величина допуска, тем выше точность, тем труднее обрабатывать деталь вследствие повышения требований к точности станка, приспособлений, инструмента и квалификации рабочего.

Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от номинального размера. Отклонением называют алгебраическую разность между размером (действительным, предельным) и соответствующим номинальным размером. Отклонения отверстий обозначают прописной буквой латинского алфавита - Е, валов - строчной буквой е. Соответственно получаем следующие виды отклонений:

Действительное отклонение: Er = Dr –D ; er = dr -d

Верхнее отклонение: ES = Dmаx – D ; es = dmax - d

Нижнее отклонение: EI = Dmin – D ; ei = dmin - d

Среднее отклонение: Еср = 0,5(ES + EI); еср = 0,5(es + ei)

Расчет сварных соединений

Расчет стыковых соединений

1) Нагружаем растягивающей силой F

2) Нагружаем изгибающим моментом

3) Нагружаем растягивающей силой и изгибающим моментом

Расчет угловых швов

1)

2)

3)

Сварные соединения

Сварка — это технологический процесс получения неразъемного со­единения металлических или неметаллических деталей с применением нагрева (до пластического или расплавленного состояния), выполненного таким обра­зом, чтобы место соединения по механическим свойствам и своему составу по возможности не отличалось от основного материала детали.

Сварным соединением называют неразъемное соединение деталей с помощью сварных швов. Если в заклепочном соединении соединяющим эле­ментом является заклепка, то в сварных - расплавленный металл, создаю­щий при остывании неразъемное соединение, то есть такое, которые не может быть разобрано без повреждения дета­лей.

Достоинства:

Экономия металла, малостоимость соединения, возможность автоматизации процесса, возможность сварки толстых деталей

Недостатки:

Недостаточная надежность при вибрационных нагрузках и ударных, сложность контороля качества шва, коробление детали из-за неравномерного нагрева, прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика.

В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей:

1) Стыковые, 2) нахлесточные, 3) угловые 4) тавровые

Сварные швы стыковых соединений называют стыковыми, Сварные швы нахлесточных, угловых, тавровых называют угловыми

- односторонний без скоса кромок (рис. 8, б) — шов сваривается без обработки кромок листов при их толщине < 8 мм;

- односторонний со скосом одной кромки (рис. 8, в) — обрабатыва­ется только одна кромка деталей толщиной < 12 мм;

- односторонний со скосом двух кромок (рис. 8, г) — применяется при толщине деталей < 25 мм;

- двусторонний с двумя симметричными скосами одной кромки (рис. 8, д) — кромки обрабатываются у одной детали с двух сто­рон, толщиной до 40 мм;

- двусторонний с двумя симметричными скосами двух кромок (рис. 8, е) — толщина свариваемых деталей >> 60 мм.

По профилю поперечного сечения угловые швы могут быть:

- нормальные (рис.10, а); катет шва принимается равным толщине листа (К= 5);

- вогнутые (рис.10, б) с катетом шва К= 0,85;

- выпуклые (рис.10, в);

- специальные (рис.10, г); их профиль представляет неравнобедренный прямоугольный треугольник (один из катетов K=δ).

Вогнутые швы применяют в особо ответственных конструкциях при переменных нагрузках, так как вогнутость обеспечивает плавный переход шва в основной металл детали, благодаря чему снижается концентрация напряжений. Вогнутый шов повышает стоимость соединения, так как требует глубокого провара и последующей механической обработки для получения вогнутости, выпуклые - вызывают повышен­ную концентрацию напряжений. Наиболее приемлем нормальный профиль углового шва. Специальные швы применяют при переменных нагрузках, так как значительно снижает концентрацию напряжений.

По расположению шва относительно действующей нагрузки угловые швы конструктивно разделяют на:

- лобовые, расположенные перпендикулярно к линии действия нагруз­ки F; длина лобовых швов не ограничивается;

- фланговые, расположенные параллельно линии действия нагрузки F); максимальная длина флангового шва принимается lш = (50...60)К;

- комбинированные, состоящие из лобовых и фланговых швов.

Шпоночные соединения

Шпоночное соединение представляет собой шпонку, входящую в продольные пазы вала и ступицы вращающейся детали (шкива, звездочки, зубчатого или червячного колеса, полумуфты). Оно служит для передачи вращающего момента, от вала к ступице вращающейся детали или наоборот.

Достоинства', простота конструкции и низкая стоимость, легкость

монтажа и демонтажа.

Недостаток - шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу детали, насаживаемой

на вал.

Общие сведения о передаче винт-гайка. Классификация, достоинства, недостатки. Материалы. Область применения.

Передачи винт — гайка применяют в различных машинах и механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное; в ряде случаев эти передачи используют для получения большого выигрыша в силе.

Классификация:

1. По виду трения

   1. Трения скольжения

   2. Трения качения

2. По хар-ру движения звеньев

   1. С вращательным движением винта и поступательным гайки

   2. С вращательным и одновременным поступательно перемещающимся винтом при неподвижной гайке

   3. Вращат движение гайки и поступат Винта

3. По назначению (виды винтов)

   1. Грузовые винты (используются однозаходная резьба с малым углом подъема; резьба трапецеидальная и упорная)

   2. Ходовые винты (используются в механизмах подачи, для снижение потерь на трение используют трапецеидальную многозаходную резьбу)

   3. Установочные винты (используется метрическая резьба).

Передачи винт — гайка применяют в самых различных машиностроительных конструкциях, таких, например, как подъемно-транспортные машины (домкраты, механизмы изменения вылета кранов, печные толкатели), станки (механизмы подачи рабочих инструментов и осуществления точных делительных перемещений), измерительные приборы (механизмы для точных перемещений, регулирования и настройки), прокатные станы (нажимные винты, регулировочно-установочные механизмы подшипников), винтовые прессы и др.

Винты передач без термообработки изготовляют из стали 45, 50 и др., а с закалкой — из сталей 65Г, 40Х, 40ХГ и др. Для уменьшения трения и износа резьбы гайки передач изготовляют из бронз БрОФ10-1, БрОЦС6-6-3, БрАЖ9-4 и др. Для экономии бронзы гайки передач больших диаметров делают биметаллическими (стальной или чугунный корпус заливают бронзой). По тем же соображениям гайки передач при небольших нагрузках и скоростях изготовляют из антифрикционного чугуна.

Винтовая пара скольжения:

Достоинства:

получения большого выигрыша в силе;

точность перемещения;

плавность работы.

Недостатки:

большие потери на трение.

Винтовая пара скольжения:

Достоинства:

малые потери на терние;

возможность получения точных перемещений;

высокий ресурс.

Недостатки:

сложность изготовления;

необходимость защиты от загрязнений.

Винтовые передачи используют, где необходимо получать выигрыш в силе, в нагрузочных устройствах и испытательных машинах, в механизмах для точных перемещений.

Шариковинтовые передачи. Используют в станках и авиации.

Основная причина выхода из строя – изнашивание гайки. В проектном расчете определяют сред диам резьбы из условия износостойкости:

Z – количество винтов гайки

Н – рабочая высота профиля резьбы

Отсюда определим диаметр.

Параметры передачи

КПД

условия самоторможения: ψ

Окружная скорость: [м/с]

Р – шаг

Z – число заходов

n - число заходов.

Передаточное число: S=p

S – ход винта.

Шарико-винтовые передачи.

Не конструируют, а подбирают по каталогу. Расчет ведут по динамической грузоподъемности для предотвращения усталостного выкрошивания и по статической грузоподъемности для предотвращения пластических деформаций.