Расчет на прочность

В зависимости от выполнения соединения при расчете можно рас­смотреть два предельных случая (рис. 1).

1. со ступицей, имеющей прорезь,

2. с разъемной ступицей.

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

где F_n — реакция в месте контакта, f — коэффициент трения.

По условию равновесия любой половины клеммы F_n = 2 F_зат;

Подставив значения F_n в формулу найдем:

Второй случай. Клемма достаточно гибка, форма сопрягаемых деталей строго цилиндрическая, зазор в соединении близок к нулю. В этом случае можно полагать, что давление р распределено равномерно по поверхности соприкосновения деталей, а условие прочности соединения выражается в виде: По аналогии, рассматривая равновесие полуклеммы, записываем

то есть:

Таким образом, нагрузочные способности для двух предельных случаев относятся как 2/p. 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 H8/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 рассмотренными выше крайними случаями и рассчитывать их прочность по формулам

Здесь коэффициенты 2,5 и 5 приближенно равны среднему зна­чению коэффициентов в выше приведенных формулах.

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

Для определения потребной силы затяжки болтов преобразуем формулы к виду:

При совместном действии T и F_а сдвигающей силой на поверх­ности контакта будет равнодействующая осевой F_а и окружной F_t = 2T/d сил. Для такого случая: При найденной F_зат расчет болтов на прочность выполняют по формуле:

В формулах z — число болтов, расположенных с од­ной стороны вала, К =(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.