Методика расчёта заклёпочных швов

Основным критерием работоспособности таких соединений является прочность.

Разрушение заклепочных соединений происходит вследствие следующих причин:

срез заклепок;

смятие отверстий деталей, в результате чего возникает перекос осей, вызывающий внецентренное растяжение, из–за чего может произойти отрыв головок заклепок;

разрыв соединяемых деталей по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки;

срез соединяемых

В процессе клепки материал деталей по двум сечениям (рис. 21.2).заклепки осаживается и заполняет отверстие, поэтому расчет ведут по диаметру отверстия под заклепку.

Расчет заклепок на срез:

Рис. 21.4. Напряжения в заклепочном соединении

где F – действующая сила; – площадь среза; i – число плоскостей среза; z – число заклепок; d_о – диаметр отверстия под заклепку; [τ] – допускаемое напряжение.

Расчет соединения на смятие:

где δ_min – меньшая из толщин соединяемых деталей; [σ_см] – допускаемое напряжение.

Расчет соединяемых деталей на растяжение:

где А_р = (t – d_о)δ_min.

Прочность соединяемых деталей на срез:

где

(здесь длина сечения уменьшается на d_о/2, так как вначале материал сминается на эту величину и лишь затем происходит срез).

Из условия равнопрочности соединений принимают шаг заклепок t = (3 – 6)d, расстояние между рядами заклепок берется равным (2 – 3)d, где d – диаметр заклепки.

Муфты

В современном машиностроении большинство машин состоит из сборочных единиц (узлов) и механизмов. Для обеспечения кинематической и силовой связи валы узлов соединяют муфтами.

Муфтой называется устройство для соединения концов или для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатые колеса, звездочки и т. д.). Назначение муфт – передача вращающего момента без изменения его величины и направления. В ряде случаев муфты дополнительно поглощают вибрации и толчки, предохраняют машину от аварий при перегрузках, а также используются для включения и выключения рабочего механизма машины без остановки двигателя.

Возможные погрешности при монтаже валов (несоосность валов) (рис. 15.1):

радиальное смещение Δа;

осевое смещение Δr;

угловое смещение Δα.

Указанные погрешности могут существовать одновременно.

По принципу действия:

постоянные муфты, осуществляющие постоянное соединение валов между собой;

сцепные муфты, допускающие во время работы сцепление и расцепление валов при помощи системы управления;

самоуправляемые муфты, автоматически разъединяющие валы при изменении заданного режима работы машины.

По характеру работы:

жесткие муфты, передающие вместе с вращающим моментом вибрации, толчки и удары;

упругие муфты, амортизирующие вибрации, толчки и удары при передаче вращающего момента благодаря наличию упругих элементов различных пружин, резиновых втулок и др.

Основной характеристикой муфт является передаваемый вращающий момент Т.

В дальнейшем рассматриваются только наиболее распространенные механические муфты, большинство из которых стандартизировано.

Глухие жесткие и компенсирующие муфты. Среди этих муфт наиболее простыми, дешевыми и малогабаритными являются муфты втулочные, относящиеся к подгруппе жестких, не допускающих относительного смещения между ведущей и ведомой частями и не уменьшающих динамические нагрузки (рис. 15.2). Недостатком этих муфт является необходимость строгой соосности валов и смещения одного из них при монтаже и демонтаже.

Существуют четыре исполнения: 1 – с цилиндрическим посадочным отверстием и штифтами (см. рис. 15.2а); 2 – с призматическими шпонками; 3 – с сегментными шпонками (см. рис. 15.2б); 4 – с шлицевым посадочным отверстием.

Рис. 15.1. Втулочные муфты

Продольно-свертная муфта состоит из двух полумуфт, соединенных болтами полукожухов, закрепляемых винтами, и двух фиксирующих полуколец. Достоинство муфты – возможность монтажа без смещения валов.

Фланцы фланцевой муфты (рис. 15.3) соединены болтами, из которых половина (через один) ставится с зазором и работает на растяжение. Остальные болты устанавливаются в развернутые отверстия без зазора; они осуществляют взаимное центрирование полумуфт и работают на срез. Расчет болтов обычно ведут в предположении, что вся нагрузка воспринимается болтами, работающими на срез.

Кулачково-дисковая муфта относится к подгруппе компенсирующих муфт. Муфта допускает угловое смещение геометрических осей валов до 30' и радиальное смещение (0.6-3.6 мм). Посадочные отверстия для вала могут быть цилиндрическими или коническими.

Для уменьшения трения и износа муфту необходимо периодически смазывать, причем желательно противозадирными смазками. Обычно полумуфты и диск изготовляют из углеродистых или легированных сталей.

Для соединения валов, установленных друг к другу под углом до 45˚, применяют шарнирные муфты. Эти муфты широко применяются в автомобилестроении (карданная передача).

Шарнирные муфты компенсируют неточность монтажа узлов, деформации рамы и рессор в транспортных машинах, поэтому их можно отнести к подгруппе компенсирующих муфт.

Рис. 15.3. Фланцевая муфта

У одинарной муфты при равномерном вращении ведущего вала ведомый вал будет вращаться неравномерно. Если муфта сдвоенная, а ведущий и ведомый валы параллельны, то обеспечивается равномерное вращение.