Шлицевые (зубчатые) соединения
Лекция 2 Соединения деталей машин
Вопросы, рассматриваемые на лекции:
1) Виды соединений;
2) Расчет заклепочных соединений.
3) Расчет резьбовых соединений.
4) Расчет шпоночных соединений.
5) Расчет сварных соединений.
Виды соединений
Соединения – это механические устройства для скрепления деталей.
Различают следующие виды соединений (Источник — «http://ru.wikipedia.org/wiki/Соединение»):
· Разъёмное соединение:
o резьбовое соединение;
o штифтовое соединение;
o шпоночное соединение;
o шлицевое (зубчатое) соединение;
o байонетное соединение;
o клеммовое соединение;
o конусное соединение.
· Неразъёмное соединение:
o сварное соединение;
o паяное соединение;
o клееное соединение;
o заклёпочное соединение (клёпаное соединение).
· Условно разъёмное соединение:
o соединение с натягом.
Неразъемные соединения не позволяют разобрать конструкцию без разрушения соединяемых и соединяющих деталей.
К соединениям предъявляются требования: прочности; плотности; жесткости.
Прочность соединения можно оценивать двояко:
- предельной допускаемой нагрузкой (абсолютный критерий оценки прочности);
- коэффициентом прочности φ (относительный критерий)
где Рс – прочность соединения;
Рд – прочность слабейшей из соединяемых деталей;
φ < 1, т.е. соединение менее прочно, чем деталь.
|
|
|
Факторами, снижающими прочность соединений, являются: ослабление сечений, неравномерность распределения нагрузки между соединяющими элементами; концентрация напряжений; местные напряжения.
Требования плотности предъявляются к соединениям, которые: должны быть герметичными по отношению к жидкостям и газам; подвергаются действиям знакопеременной или вибрационной нагрузки.
Требование жёсткости предъявления к соединениям, которые должны обеспечивать точность взаимного положения деталей (или узлов машин) при деформации над нагрузкой. Это требование относится к точным машинам и приборам. Жёсткость – сопротивляемость деформациям. Чтобы оценить жёсткость, нужно определить возможную деформацию.
Соединения сваркой
Сварные соединения осуществляются одним из следующих методов сварки:
1. электродуговая сварка (электродная): ручная – сварка электродами, автоматическая, электрошлаковая (под флюсом), в защитной среде аргона;
2. контактная сварка: с оплавлением; точечная; роликовая;
3. газовая сварка (ацетиленовыми горелками);
4. термитная;
5. трением;
6. горячим воздухом (для термопластичных полимеров);
7. специальные виды сварки (диффузионная, электроннолучевая, лазерная, ультразвуковая, радиочастотная, взрывом).
|
|
|
Специальные виды сварки применяются в приборостроении, иногда в машиностроении.
Сварка взрывом применяется для сварки очень крупных деталей. Сварка трением применяется в основном в ремонтном производстве весьма прочных и жестких деталей машин.
Соединение сваркой осуществляется путем наложения сварных швов.
Различают следующие четыре вида сварных швов:
1. стыковые швы (рис. 2.1),
2. швы при соединениях внахлестку (8 разновидностей) – рис. 2.2
Разновидностью этих швов являются угловые, сварка которыми производится, как показано на рис. 2.3.
3. угловые швы, применяющиеся при соединении деталей под углом (Рис. 2.4):
4. тавровые швы (Рис. 2.5).
Рис. 2.1 Виды стыковых швов
Широко применяются прерывистые швы, если это допустимо по требованиям прочности и герметичности соединения.
В мелкосерийном производстве и тяжелом машиностроении сварные конструкции успешно конкурируют с отливками.
Рис. 2.2 Виды швов, выполняемых внахлестку
Рис. 2.3 Угловой шов внахлестку
к – размер углового шва.
Для тонких деталей применяется проплавной шов.
Рис. 2.4 Вид углового шва
Рис. 2.5 Вид тавровых швов при соединении тонких (а) и толстых (б) деталей
|
|
|
Рис. 2.6 Обозначения сварных швов
Соединения пайкой
Соединения пайкой применяются для деталей из несвариваемых материалов (медь, латунь).
Различают два вида пайки: мягкими припоями; твердыми припоями.
Мягкая пайка – это пайка легкоплавным припоем, в состав которого входят олово, свинец, сурьма. Эти припои плавятся при температуре 2000С. Пайка широко применяется в электромонтажном деле для соединения проводов и сборки печатных плат. Допускаемое напряжение среза τ ≈ 25 - 35 Н/мм2.
Твердые припои включают – медь, цинк, серебро. Эти припои плавятся при температуре около 8000С. Допускаемое напряжение на срез τ ≈ 150 - 300 Н/мм2. Эти припои в 8 – 10 раз прочнее мягких. Эта пайка осуществляется специальными способами и применяется для получения нагруженных соединений (режущие пластинки лезвийного инструмента, алмазные шлифовальные коронки).
Расчет паяных швов почти такой же, как сварных швов.
Клеевые соединения
Этот вид соединений получил большое развитие. Ранее (в середине ХХ века) клей применялся в основном в столярном деле. Бурное развитие пластмасс привело к соответствующему развитию клеев.
Разработаны клеи для скрепления металлов и металлов с пластмассами.
|
|
|
Основной вид клеевых соединений – соединения внахлестку, в ряде случаев (в частности при восстановлении сложноконтурных деталей) применяют стыковые соединения.
Можно выделить две группы клеев:
1. клеи на основе органических смол – могут работать до температур 3500С. Особенностью клеев является то, что их прочность изменяется в зависимости от температур. Органические клеи имеют:
[τ]k = 200 кг/см2 при 200С
[τ]k = 20 кг/см2 при 3000С
2. клеи на основе кремнийорганических и неорганических соединений. Эти клеи более теплостойки. Работают до температур 10000С. Но их прочность так же изменяется с температурой:
[τ]k = 80 кг/см2 при 200С
[τ]k = 30 кг/см2 при 10000С
Клеи применяются для следующих видов соединений:
1. соединения деталей внахлестку;
2. стопорения резьбовых соединений;
3. крепления деталей на валах;
4. уплотнения.
Последний вид особенно эффективен в клеезаклепочных и клееболтовых комбинированных соединениях. Эти соединения осуществляются внахлестку, прилегающие поверхности помимо склеивания стягиваются винтами или болтами.
Резьбовые соединения
Резьбовые соединения осуществляются с помощью резьб, выполненных на крепежных деталях. Резьбой называется винтовые поверхности, нанесенные на деталях машин. Резьбы для соединения деталей называются крепежными резьбами. Они могут быть цилиндрическими и коническими.
Крепежные резьбы имеют небольшой угол подъема порядка нескольких градусов. Все они однозаходные. Угол подъема меньше угла трения λ< ρ
tgρ= ƒ коэффициент трения.
Т.к. λ< ρ- крепежная резьба самотормозящаяся.
Треугольный профиль резьбы увеличивает трение в резьбе
ƒ= 
ƒп- коэффициент трения на боковой поверхности
ƒ- коэффициент трения в резьбе.
Резьбовые соединения широко применяются в машиностроении.
Их достоинства:
-удобство сборки и разборки
-большая номенклатура, отвечающая многообразию конструктивных требований в самых различных отраслях.
-экономичность как следствие стандартизации и массовости производства.
-высокая нагрузочная способность
-надежность.
Недостаток резьб: концентрация напряжений в резьбе, которую необходимо учитывать при наличии динамических и вибрационных нагрузок.
Крепежными деталями являются болт (рис. 2.7), шпилька (рис. 2.8) и винт (рис. 2.9), а также гайка.
| Рис. 2.7 Болт с гайкой | Рис. 2.8 Шпилька с гайкой |
Конструкции болтов различаются типом головки и гайки, которые могут быть четырех, шестигранные, полукруглые, потайные.
Болты могут вставляться в отверстия с разрешенными посадками.
Все крепежные детали удерживаются за счет сил трения в резьбе, но при динамических и вибрационных нагрузках силы трения уменьшается, и возникают силы самоотвинчивания.
При конструировании резьбовых соединений применяют следующие средства против самоотвинчивания:
- повышение сил трения в резьбе, создание дополнительных внутренних сил (рис. 2.10):
Рис.2.9 Винт
Рис. 2.10 Средства против самоотвинчивания: контргайка –1, пружинная шайба (гровер) – 2
- применение сменных стопорных устройств (шплинты, отгибаемые шайбы, проволока);
- стопорение наглухо (сварка, клеи, кернение).
Различаются основная резьба и мелкие резьбы.
Основная резьба S = 0,25 ÷ 6 мм с интервалами, определяемыми стандартом.
В зависимости от диаметра детали берется и шаг резьбы S = F(d). Это справедливо для диаметров d < 60мм, при d > 60мм S = 6 мм.
Имеется еще пять видов мелких резьб, каждая из этих резьб характеризуется тем, что ее шаг меньше основной резьбы в отношении коэффициента измельчения.
1. мелкая имеет Кизм = 1,5
2. мелкая имеет Кизм = 2
3. мелкая имеет Кизм = 3
4. мелкая имеет Кизм = 4
5. мелкая имеет Кизм = 5
Метрические резьбы обозначаются только по наружному диаметру, с указанием степени точности, например: для отверстия М24- 7H; для вала М80-6g. Для основных резьб шаг не указывается. Для мелкой резьбы указывается и наружный диаметр, и шаг резьбы, например М24х0,75 (d = 24мм; S = 0,75).
Шпоночные соединения
Применяют для передачи вращающих моментов между валами и установленными на них деталями преимущественно без возможности относительного осевого перемещения. Соединения образованы элементом , вставляемым в пазы выполненные на поверхности вала и в отверстии ответной детали. Различают соединения напряженные и ненапряженные. Последний тип соединений осуществляется клиновыми в продольном сечении шпонками, которые забиваются в паз. За счет давления клина в соединении возникают значительные силы трения, передающие вращающий момент. Такие соединения применяются редко т.к. вызывают значительные напряжения.
Ненапряженные соединения осуществляют призматическими (рис. 2.11 а) и сегментными (рис. 2.11 б) шпонками.
 |  | ||||||
 | |||||||
 | |||||||
а б
Рис. 2.11 Призматическая (а) и сегментная (б) шпонки.
Недостатками шпоночных соединений являются недостаточная жесткость и невосприятие осевых усилий.
Шлицевые (зубчатые) соединения
Шлицевые соединения – это соединения вала и втулки при помощи выступов прямоугольной или другой (эвольвентной или треугольной) формы, входящих в пазы соответствующей формы на ответной детали, предназначенные для передачи значительных вращающих моментов с возможностью точного осевого перемещения соединяемых деталей.
Эти соединения наиболее надежны по восприятию момента, т.к. он распределяется между несколькими шлицами:
M = bhzψ [ σCM ]
Где b – длина ступицы детали, h – высота шлица, z – число шлицев, ψ – коэффициент неравномерности нагрузки между шлицами, [ σCM ] – допускаемое напряжение материала шлица на смятие.
Шлицевые соединения обеспечивают три варианта центрирования:
- по внутреннему диаметру,
- по наружному диаметру,
- по боковым поверхностям (в эвольвентных и треугольных соединениях).
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 262; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!