Материал: Техническая механика. учебное пособие. Жилин Р.А., Жулай В.А

Решение

Силу Р раскладываем на горизонтальную Рx и вертикальную Рy составляющие:

Рx = P·sinα= 10·0.5 = 50 кН;

Рy = P·cosα = 10·0,866 = 8,66 кН.

Рис. 11.8. Расчетная схема соединения

Определяем потребную высоту кронштейна Н в заделке из условия прочности. От силы Рx материал испытывает внецентренное растяжение, от силы Рy – плоский изгиб. Максимальные напряжения в точке 1

Откуда Н = 11 см, или 110 мм.

Из условия прочности определяем размер катета «K» сварного шва. В наиболее опасной точке шва 1 действуют напряжения:

136

11.3. Шпоночные соединения

Шпонки применяют преимущественно для передачи крутящего момента от вала к ступице, насажанной на вал детали и наоборот.

Шпоночные соединения разделяют на ненапряженные, осуществляемые призматическими или сегментными шпонками, и напряженные, осуществляемые клиновыми и тангенциальными шпонками.

Призматические шпонки (рисунок) выполняют прямоугольного сечения (ГОСТ 23360-78 или СТ СЭВ 189-75). Рабочими у них являются ботовые, более узкие грани. Шпонка удерживается в пазу вала силами трения за счет посадки с на-

137

b = (0,25...6,3)d. Длину шпонки ℓ принимают в соответствии с длиной ступицы колеса или по расчету из условия прочности на смятие. Принятое значение длины шпонки должно быть согласовано с СТ СЭВ 189-75 ( 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 36. 40, 45, 50,56, 63, 70, 80, 90, 100, 110. 125, 140, 160, 180, 200).

Рис. 11.9. Схема расчета призматической шпонки

Условие прочности призматической шпонки на срез имеет вид

МК ≤ 0,5 · d · b · ℓ · [τ]ср,

где d – номинальный диаметр вала; b – ширина шпонки; ℓ – длина шпонки;

[τ]ср – допускаемое напряжение среза для стальных шпонок принимают равным [τ]ср = 60...90 МПа.

Поскольку размеры сечений шпонок стандартизованы и принимаются в зависимости от диаметра вала d, то их расчет сводится к проверке выбранных размеров по напряжениям смятия:

138

где h – высота шпонки, [σ]см – допускаемое напряжение смятия, для стальной шпонки и чугунной ступицы [σ]см = 60...80 МПа; для стальныхшпонки и ступицы [σ]см = 120...150 МПа.

Пример 6

Подобрать стандартную призматическую шпонку и проверить её на прочность. Диаметр вала d = 30 мм; момент, передаваемый валом, МК = 240 Н·м. Ступица детали, насаженной на вал, стальная. Допускаемые напряжения при стальных шпонке и ступице [σ]СМ = 120 МПа.

Решение

По ГОСТ 23360-78 или СТ СЭВ 189-75 в соответствии с заданным диаметром вала d = 30 мм выбираем призматическую шпонку с размерами b = 8 мм; h = 7 мм.

Длину шпонки определяем из условия отсутствия смятия боковых поверхностей в соединении по формуле

где [σ]СМ = 120 МПа.

По СТ СЭВ 189-75 принимаем стандартную длину шпонки ℓ = 40 мм.

Определяем напряжения среза в шпонке:

что меньше допускаемого напряжения [τ]СР = 60...80 МПа. Условное обозначение принятой шпонки [12]:

Шпонка 8 7 40 ГОСТ 23360-78.

11.4. Резьбовые соединения

Основными деталями резьбовых соединений являются болты, винты, шпильки, гайки, шайбы. Для деталей крепежа

139

применяют низко- и среднеуглеродистые стали обыкновенного качества, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.

Резьбовые соединения в большинстве случаев выполняют с предварительной затяжкой для того, чтобы после приложения нагрузки не произошло раскрытия стыка и не нарушилась герметичность соединения. При неконтролируемой затяжке, вследствие опасности перенапряжения металла крепежных деталей, коэффициенты запаса прочности увеличивают в 1,5…2 раза по сравнению с запасами прочности при расчетах с контролируемой затяжкой.

Резьба характеризуется рядом геометрических параметров. Для метрической резьбы ГОСТ 8724 – 81 регламентирует следующие параметры; d, d1, d2 – соответственно наружный, внутренний и средний (по которому ширина витка равна ширине впадины) диаметры резьбы; d3 – внутренний диаметр болта по дну впадины; р – шаг резьбы (расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении); h – рабочая высота профиля резьбы, по которой соприкасаются витки винта и гайки; а – угол профиля (для метрической резьбы = 60°); s – ход резьбы – поступательное перемещение гайки или винта за один оборот. Для однозаходной резьбы s = р, для многозаходных резьб s = zp (где z – число заходов; – угол подъема резьбы):

где d2 = 0,5 (d + d1).

Площадь поперечного сечения болта

где dp d – 0,94p d1 – расчетный диаметр болта.

140