Головна

Тема 3.15. Нероз'ємних з'єднань ДЕТАЛЕЙ.

  1. АЗОТ І ЙОГО СПОЛУКИ
  2. Азотомісткі АРОМАТИЧНІ ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ З'ЄДНАННЯ
  3. АРОМАТИЧНІ Діазо- І Азосоединения, барвники
  4. Болтові з'єднання металевих конструкцій
  5. У більшості випадків естрадному драматургу слід домагатися, щоб тема програми, її склад давали можливість органічного, смислового з'єднання двох відділень.
  6. Види з'єднання резисторів
  7. ВОДЕНЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

3.15.1. Зварні з'єднання.

3.15.2. Клейові сполуки.

3.15.3. Пресове з'єднання.

3.15.1. За ознакою роз'ємну всі види з'єднань можна розділити на нероз'ємні (заклепочні, зварювальні, клейові, з натягом і ін.) І роз'ємні (різьбові, шпонкові, шліцьові і ін.). Перші можна розбирати тільки після їх повного або часткового руйнування, другі допускають багаторазову розбирання та складання без пошкодження деталей.

зварні з'єднання-найбільш досконалі і міцні серед нероз'ємних з'єднань. Вони утворюються під дією сил молекулярного зчеплення, що виникають в результаті сильного місцевого нагріву до розплавлення деталей в зоні їх з'єднання або нагріву деталей до пластичного стану із застосуванням механічного зусилля.

перевагизварних з'єднань, виконаних дуговим зварюванням:

· Герметичність;

· Технологічність;

· Невисока вартість

· Мала трудомісткість процесу зварювання;

· Простота конструкції зварного шва;

· Можливість автоматизації процесу зварювання;

· Маса зварних конструкцій на 20 ... 25% менше маси клепаних, що досягається частковим або повним усуненням додаткових деталей (накладок, косинок і т. П.);

· Відсутні виступаючих масивних головок заклепок;

· Краще використання металу, так як немає отворів під заклепки, що послаблюють робочий перетин деталі.

недоліки:

· Викривлення деталей через нерівномірне нагрівання в процесі зварювання і охолодження;

· Небезпека появи тріщин;

· Зміна структури металу поблизу зварювальних швів, що знижує міцність;

· Недостатня міцність при змінних і особливо при вібраційних і ударних навантаженнях;

· Залежність міцності зварного з'єднання від кваліфікації зварювальника (застосування автоматичного зварювання усуває цей недолік).

зварні з'єднання застосовуютьу всіх галузях промисловості. У машинобудуванні, суднобудуванні і будівництві зварні з'єднання витіснили клепані, за винятком конструкцій, схильних до вібраційних і ударних навантажень (корпусу і крила літаків, мости та ін.), І конструкцій з несваріваемих матеріалів (текстоліт і ін.). Зварювання широко застосовують замість лиття і кування як технологічний спосіб виготовлення різноманітних за формою деталей. Застосування зварних конструкцій замість чавунних литих дозволило знизити їх масу на 50% і зменшити вартість виробів в 1,5 ... 2 рази. Зварними виконують станини, рами, корпусу редукторів, зубчасті колеса, шківи, ??зірочки, цистерни, труби і багато інших деталей.

видизварних з'єднань:

· Стикові;

· Нахлесточного;

· Таврові;

· Кутові.

стикові з'єднання - найбільш прості, надійні і економічні конструкції, тому вони набули найбільшого поширення. Стикові з'єднання виконуються стиковими швами. Рекомендуються в конструкціях, схильних до вібраційних навантажень. Опуклість (наплив металу) стикового шва збільшує концентрацію напружень в зоні шва, тому в відповідальних з'єднаннях її видаляють механічним способом. У всіх випадках зварені встик деталі майже повністю замінюють цільні. Геометричній характеристикою стикового шва є товщина зварювальних деталей s.

нахлесточного з'єднання виконують кутовими швами. Залежно від форми поперечного перерізу розрізняють кутові шви: нормальні 1, опуклі 2, увігнуті 3. На практиці найбільш поширені нормальні шви, мають в поперечному перерізі форму рівнобедреного трикутника. Опуклі шви - нераціональні, так як утворюють різка зміна перетину деталей в місці з'єднання, що викликає підвищену концентрацію напружень. Увігнуті шви забезпечують плавне сполучення металу шва з основним металом, що знижує концентрацію напружень і збільшує міцність з'єднання. Увігнутість шва досягається механічною обробкою. Такі шви застосовують у відповідальних конструкціях і при дії змінних навантажень. Геометричній характеристикою кутового шва є катет к. За умовами технології зварювання мінімальне значення катета має бути не менше 3 мм. В більшості випадків к = s.

 
 

 Залежно від розташування щодо направлення зовнішньої сили кутові шви бувають лобові, флангові і комбіновані. лобовий шов розташований перпендикулярно, а фланговий - Паралельно лінії дії сили F. Комбінований шов (в) складається з лобових і флангових.

таврові з'єднання виконують кутовими швами без скосу кромок або стикових зі скосом кромок. Вони широко поширені в складових машинобудівних конструкціях, зварюються деталі яких розташовані у взаємно перпендикулярних площинах.

кутові з'єднання виконують стиковими або кутовими швами. Вони мало придатні як силові, тому їх застосовують як сполучні або як слабо навантажені робочі шви (огорожу, тара та ін.).

Розрахунок на міцність зварних з'єднань при осьовому навантаженні.Відповідно до конструкцією зварного з'єднання призначають все розміри шва, а потім виконують перевірочний розрахунок на міцність в припущенні рівномірного розподілу напружень по довжині і перетину шва. Якщо результати розрахунку виявляються незадовільними, вносять відповідні зміни в конструкцію і повторюють розрахунок.

1)Стикові шви розраховують на розтягнення або стиснення по перетину деталей, що з'єднуються без урахування потовщення шва. Довжина зварного шва  дорівнює ширині з'єднуються смуг b. Умова міцності шва на розтягнення

,

де -растягівающая сила; s - Товщина шва; и - Розрахункове і допустиме напруження на розтяг для шва.

2)Кутові шви (нахлесточноє з'єднання) розраховують на зріз по небезпечному перетину, що збігається з бісектрисою прямого кута. Розрахункова товщина шва . Умова міцності шва на зріз

,

де и  - Розрахункове і допустиме напруження зрізу для шва;  - Розрахункова довжина шва (  - Довжина кутового лобового шва,  - Довжина кутового флангового шва).

Через неминучих дефектів зварювання на кінцях шва мінімальна довжина кутових швів повинна бути не менше 30 мм.

Міцність зварних з'єднань, отриманих контактним способом зварювання, залежить від наступних факторів: якості основного матеріалу; характеру діючих навантажень (статичні або змінні); технологічних дефектів зварювання (шлакові і газові включення, непровари і т. п.); деформацій, що викликаються зварюванням; різної структури і властивості наплавленого і основного металу і ін. Тому допустимі напруження при розрахунку зварних з'єднань приймають зниженими, в частках від допустимих напружень для основного металу.

3.15.2. склеювання - Один з ефективних способів з'єднання конструкційних матеріалів. З'єднання здійснюється за рахунок сил зчеплення в процесі затвердіння рідкого клею.

Міцність клейових з'єднань в основному залежить від матеріалу і конструкції деталей, що склеюються, якості підготовки поверхонь до склеювання, правильності вибору марки клею, технології склеювання (витримка при відповідному тиску, температури і ін.).

Поверхні деталей, що склеюються повинні бути добре підігнані одна до одної, не мати задирок і забоїн, а шорсткість їх повинна бути не менше 6,3 ... 1,6 мкм (шорсткість збільшує поверхню склеювання). Перед склеюванням ці поверхні ретельно знежирюють органічними розчинниками (бензин, ацетон і ін.) Або водяним лужним розчином.

Залежно від матеріалів, що склеюються і умов роботи (характер навантаження, температура і ін.) Застосовують різні марки клею, наприклад: клей універсальний БФ-2 і БФ-4 (для склеювання сталі, алюмінієвих і мідних сплавів, скла, пластмас, шкіри як між собою, так і в будь-якому їх поєднанні); клей 88 (для склеювання металів і неметалів, дюралюмінію з шкірою і гумою, дерева з гумою і інших матеріалів); клейові композиції на основі епоксидної смоли ЕД-20 (для склеювання і герметизації нероз'ємних з'єднань із сталі, алюмінію, кераміки, скла та інших матеріалів, забезпечуючи термостойкое з'єднання) і ін. Товщина клейового прошарку рекомендується в межах 0,05 ... 0,15 мм. Велика товщина прошарку в більшості випадків знижує міцність з'єднання.

переваги:

· Можливість з'єднання деталей з різнорідних матеріалів, в тому числі і деталей, що не піддаються зварюванні;

· Герметичність;

· Висока корозійна стійкість;

· Гарний опір втоми.

недоліки:

· Порівняно низька міцність і особливо при нерівномірному відриві (віддираючи);

· Низька теплостійкість (достатня міцність зберігається до температури 250 ° С);

· Зниження міцності деяких клейових з'єднань з плином часу.

клейові сполуки застосовують в електропромисловості, авіації, мостобудуванні, верстатобудуванні та т. д. Найбільшого поширення мають з'єднання листового матеріалу і тонкостінні клейові конструкції. Їх успішно використовують для ущільнення і стопорения різьбових з'єднань, при цьому підвищується надійність роботи і відпадає необхідність в стопорних деталях. Успішно застосовують клейові циліндричні зубчасті колеса.

Виправдали себе на практиці види клейових з'єднань листів:

· По косому зрізу;

· З накладками;

· Нахлесточного.

З'єднання, що працюють на зріз, у порівнянні з сполуками, що працюють на відрив, більш міцні. Тому нахлесточного з'єднання набули найбільшого поширення.

Розрахунок на міцність клейових з'єднань аналогічний розрахунку зварних з'єднань. Зазвичай розмір клейового шва призначають в залежності від розмірів деталей, що з'єднуються і розрахунок шва на міцність клейового шва нахлесточного з'єднання виробляють за формулою

,

де  розрахункова напруга на зріз в клейовому шві.

Напруга, що допускається на зріз шва для клею БФ-2  = 15 ... 20МПа для клею БФ-4  = 25 ... ЗО МПа.

3.15.3. Пресове з'єднання відносять до нерознімним, хоча вони займають проміжне положення між роз'ємними і нероз'ємними сполуками. Ці сполуки можна розбирати без руйнування деталей, однак повторна їх збірка не забезпечує тієї ж надійності з'єднання, що первинна.

З сполук деталей, які виконуються з натягом, найбільшого поширення набули циліндричні, т. Е. Такі, в яких одна деталь охоплює іншу по циліндричній поверхні. Необхідний натяг отримують виготовленням посаджених одна на іншу деталей, що з'єднуються з необхідною різницею їх посадочних розмірів, наприклад діаметра вала - Ві діаметра отвору - А. Таким чином, натяг Nце різниця діаметрів вала і отвору до збірки. Якщо діаметр валу більше діаметра отвору, то N = B-A> 0. Після складання внаслідок пружних і пластичних деформацій діаметр d посадочних поверхонь стає загальним. При цьому на посадочної поверхні виникає контактний тиск рі відповідні йому сили тертя, які забезпечують повну нерухомість з'єднання при дії зовнішніх сил і моментів на деталі з'єднання.

За способом складання циліндричні пресове з'єднання поділяють на з'єднання

· збираються запрессовкой;

· З'єднання, що збираються з попередніми нагріванням деталі, що охоплює (маточини) або з охолодженням охоплюється деталі (вала).

запресовування - Найбільш простий і поширений спосіб збирання, проте при запресовуванні відбувається зминання і часткове зрізання (шабровка) шорсткостей посадочних поверхонь, що знижує міцність з'єднання.

З'єднання деталей нагріванням або охолодженням не має цього недоліку, тому міцність таких з'єднань приблизно в 1,5 рази вище, ніж з'єднань, зібраних запрессовкой.

переваги:

· Простота і технологічність (немає шпонки і пазів для шліців, а також деталей для осьової фіксації), що забезпечує низьку вартість з'єднання і можливість його застосування в масовому виробництві;

· Гарне центрування деталей і розподіл навантаження по всій посадкової поверхні дозволяє використовувати з'єднання з натягом для скріплення деталей сучасних високошвидкісних машин;

· Передача великих знакозмінних навантажень, у тому числі вібраційних і ударних.

недоліки:

· Складність збирання і особливо розбирання (потрібні спеціальні печі і потужні преси);

· Розсіювання навантажувальної здатності з'єднання, пов'язане з коливаннями дійсних посадкових розмірів в межах допусків;

· Підвищена точність виготовлення деталей з'єднання.

 
 

 Пресове з'єднання застосовують для виготовлення складових зубчастих, черв'ячних і локомотивних коліс, колінчастих валів, з'єднання зубчастих коліс з валами, для посадки підшипників кочення на вал, роторів електродвигунів і т. д. Вони поступово витісняють шпонкові і інші сполуки, особливо при відсутності необхідності в частій збірці-розбиранні . На практиці часто застосовують комбінацію пресове з'єднання зі шпонковим. При цьому пресове з'єднання може бути основним або допоміжним. У першому випадку велика частка навантаження сприймається посадкою з натягом, а шпонка тільки гарантує міцність з'єднання. У другому випадку посадку з натягом використовують для часткового розвантаження шпонки і центрування деталей.

Розрахунок на міцність з'єднання з натягом.Міцність з'єднань залежить від натягу, який приймається відповідно до обраної посадкою. Значення натягу і відповідно посадка пресове з'єднання визначаються в залежності від необхідного контактного тиску рна посадочної поверхні деталей, що з'єднуються. тиск рмає бути таким, щоб сили тертя, що виникають на посадочної поверхні з'єднання, виявилися більшими зовнішніх заданих сил, що зсувають і моментів.

Розрахунок на міцність деталей пресове з'єднання заснований на припущенні, що контактні тиску поширюються рівномірно по поверхні контакту. Взаємна нерухомість деталей циліндричного з'єднання забезпечується дотриманням таких умов:

· При навантаженні з'єднання осьовою силою F

,

звідки необхідний тиск на посадочної поверхні

.

· При навантаженні з'єднання обертає М

,

звідки

· При навантаженні з'єднання одночасно осьової силою Fі обертовим моментом М

,

звідки

.

де р- Середнє контактний тиск; К = 2..4- Коефіцієнт запасу зчеплення деталей; dи lдіаметр і довжина посадкової поверхні; fкоефіцієнт зчеплення (тертя). Для сталевих і чавунних деталей при складанні запрессовкой f= 0,07; при температурній збірці f= 0,14. Якщо одна з деталей сталева або чавунна, а інша бронзова, то при складанні запрессовкой f= 0,05; при температурній збірці f= 0,07.

чинний натяг циліндричного з'єднання, необхідного для сприйняття і передачі зовнішніх навантажень:

,

де  - Розрахунковий натяг, рівний деформації деталей з'єднання; и  - Коефіцієнти жорсткості;

 - Діаметр отвору охоплюється деталі (для вала суцільного перерізу  = 0);

 - Зовнішній діаметр деталі, що охоплює (маточини);

и , и  - Модулі пружності і коефіцієнти Пуассона матеріалів валів і маточини;

 - Поправка на обмятіе микронеровностей (при складанні з'єднання запрессовкой мікронерівності посадочних поверхонь частково зрізаються і згладжуються, відбувається ослаблення розрахункового натягу);

 - Поправка на температурну деформацію (якщо пресове з'єднання працює при температурі, відмінній від температури навколишнього середовища при складанні, і зібрано з деталей різних матеріалів (наприклад, з'єднання бронзового вінця черв'ячного колеса зі сталевим центром), то внаслідок температурних деформацій деталей відбувається ослаблення натягу.

за значенням  підбирають відповідну стандартну посадку.

На практиці можливі випадки, коли обрана посадка створює натяг значно більше необхідного, який може викликати руйнування або надмірні пластичні деформації деталей з'єднання. Тому вал і маточину необхідно перевіряти на міцність. Більш напруженою є маточина, тому максимальне контактний тиск, що допускається її міцністю за гіпотезою найбільших дотичних напружень,

,

де  - Межа плинності матеріалу деталі, що охоплює (маточини), Н / мм2. При цьому максимально допустимий натяг для забезпечення міцності деталі, що охоплює (відсутність пластичної деформації)

.

Перевірка на міцність маточин сталевих зубчастих коліс не обов'язкова, оскільки у всіх реальних випадках напруження не перевищують 0,8 .

Для обраної посадки, при складанні з'єднання запрессовкой, визначають силу запрессовки

,

де  -тиск від найбільшого натягу  обраної посадки;

;

- коефіцієнт тертя при запресовуванні, який приймають для матеріалів.

При складанні з'єднання з використанням температурного деформування визначають температуру нагрівання деталі, що охоплює, ° С,

,

або температуру охолодження охоплюється деталі, ° С,

,

де  - Мінімально необхідний зазор, що забезпечує вільну збірку.

Температура нагріву маточини повинна бути такою, щоб не відбувалося структурних змін в матеріалі, т. Е. Має бути нижче температури низького відпустки.

Залежно від необхідної температури маточину нагрівають у воді (до 100 ° С), в маслі (до 130 ° С), струмами високої частоти, в електричних або газових печах. Вал охолоджують сухим льодом (температура випаровування -79 ° С) або рідким повітрям (температура випаровування -190 ° С). Охолодження валів застосовують обмежено через можливість корозії, так як холодний вал відразу покривається інеєм.

Конічні пресове з'єднання застосовують для закріплення деталей на кінцях валів. На конічних поверхнях з більшою точністю забезпечується контактний тиск, що створюється в результаті затягування гайки. На відміну від циліндричного це з'єднання легко монтується і демонтується без застосування спеціального обладнання (наприклад, пресів). Це забезпечує отримання великої кількості повторних збірок. Завдяки цим перевагам область застосування конічних з'єднань розширюється за рахунок з'єднань з циліндричними поверхнями.

Питання для самоперевірки.

1. У чому перевага зварних з'єднань перед заклепувальних?

2. У яких випадках заклепувальні з'єднання в даний час незамінні?

3. За яким умові міцності розраховують зварні шви: а) стикові; б) кутові?

4. Дайте оцінку і вкажіть область застосування клейових з'єднань.

 



Попередня   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   Наступна

Тема 3.4. пасової передачі | Тема 3.5. зубчасті передачі | Сили, що діють в зачепленні. | Тема 3.6. черв'ячні передачі | Тема 3.8. ПЕРЕДАЧА ВИНТ-ГАЙКА | Тема 3.9. Ланцюгові передачі. | Тема 3.10. Загальні відомості про деякі механізми. | Тема 3.11. Вали і осі. | Тема 3.12. ПОДШИПНИКИ КОВЗАННЯ. | Тема 3.13. ПОДШИПНИКИ КОЧЕННЯ. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати