2. Расчет на прочность

В зависимости от выполнения соединения при расчете можно рассмотреть два предельных случая (рисунок 22),

Первый случай. Клемма обладает большой жесткостью, а посад­ка деталей выполнена с большим зазором (рисунок 22, а). При этом можно допустить, что контакт деталей происходит по линии, а условие прочности соединения выражается в виде

(9.1)

где F_n — реакция в месте контакта; f - коэффициент трения. По условию равновесия любой половины клеммы,

F_n=2 F_зат,

где F_зат — сила затяжки болтов.

Подставив значение F_n в формулы (9.1), найдем

2 F_затfd T,4 F_затf F_a. (9.2)

Второй случай. Клемма достаточно гибкая, форма сопрягаемых деталей строго цилиндрическая, зазор в соединении близок к нулю (рисунок 22,б). В этом случае можно полагать, что давление р распределено равномерно по поверхности соприкосновения деталей, а условия прочности соединения выражаются в виде

pf db T, pf db F_a.

Рассматривая равновесия полуклеммы, записываем

р=2F_зат(ab).

После подстановки и сокращения получаем

F_затfd T, 2F_затf F_a. (9.3)

Рисунок 22

Таким образом, нагрузочные способности для двух предельных случаев относятся как 2/ [ср. формулы (9.2) и (9.3)]. Первый случай является самым неблагоприятным, а второй — наиболее рациональным с точки зрения требуемой затяжки болтов.

Следует заметить также, что наличие больших зазоров в соединении может привести к разрушению клеммы от напряжений изгиба. Практически конструкция с большими зазорами является дефектной.

В современном машиностроении размеры деталей клеммового соединения выполняют под посадку типа Н8/h8. При такой посадке обеспечивается свободная сборка деталей без излишних зазоров.

Это дает основание рассматривать условия работы практически выполняемых клеммовых соединений как средние между двумя посмотренными выше крайними случаями и рассчитывать их прочность по формулам

2,5 F_затfd Т,5 F_затf F_a. (9.4)

Здесь коэффициенты 2,5 и 5 приближенно равны среднему значению коэффициентов в формулах (9.2) и (9.3).

Расчет клеммового соединения с односторонним расположением болтов (см. рисунок. 21.а) принято выполнять по тем же формулам (9.4). При этом условно полагают, что функции второго болта соединения выполняет сам материал рычага. Действительно, если верхний болт в конструкции по рис. 21, б приварить к деталям, то условия болт клеммы и нижнего болта не изменятся, а конструкция станет подобна конструкции, изображенной на рис. 21, а.

Для определения потребной силы затяжки болтов преобразуем формулы (9.4) к виду

F_зат= КТ/(2,5zfd), F_зат = КF_a / (5zf). (9.5)

При совместном действии Т и F_а сдвигающей силой на поверхности контакта будет равнодействующая осевой F_а и окружной F_t= 2T/d сил. Для такого случая

F_зат = К (9.6)

При найденной F_зат расчет болтов на прочность выполняют по формуле

_эк=1,3 F_зат/[(/4)/d₁²] ]

В формулах (9.5) и (9.6) z — число болтов, расположенных с од­ной стороны вала, K =1,3...1,8 — коэффициент запаса. Коэффици­ент трения для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки, можно выбирать в пределах f 0,15...0,18.