Реферат Різьбові з'єднання

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Запровадження

Будь-яка машина чи механізм складаються з деталей, з'єднаних у складальні одиниці.

Деталь – цей виріб, виготовлене з однорідної по найменуванням і марці матеріалу не залучаючи складальних операцій. Наприклад, болт, шестірня, вал, литої корпус тощо.

>Сборочная одиниця (вузол) – виріб, деталі якого підлягають з'єднанню між собою складальними операціями напредприятии-изготовителе. Наприклад, підшипник, зварної корпус, редуктор, автомобіль, верстат, корабель, авторучка тощо.

Дві або як складальні одиниці, не з'єднані напредприятии-изготовителе складальними операціями, але призначені до виконання взаємозалежних функцій, називаються комплексом. Наприклад,станочная лінія, автоматизований склад, ракетний пускової комплекс тощо.

Серед великого розмаїття деталей та вузлів є такі, що використовують майже переважають у всіх (чи у багатьох) машинах: кріплення, вали, підшипники, редуктори, муфти тощо. Такі деталі (вузли) називають деталями машин загального призначення. Їх вивченням, розрахунком і конструюванням займаються у курсі «Деталі машин й організаційні основи конструювання». Інші деталі (вузли) зустрічаються лише у певних типах машин. Наприклад, колеса, гусениці, колінчасті вали,суппорти, гаки, штампи тощо. Вони називаються деталями спеціального призначення і вивчаються вспецкурсах.


1. Розрахунок деталей машин

 

1.1 Лавипредпочтительних чисел

 

Стандарт (ГОСТ) – це технічний закон, дотримання якого є беззастережним і обов'язковим.

Однією з запорук стандартизації є рядипредпочтительних чисел, отримали щонайширший використання у машинобудуванні для розмірів, передатних чисел, навантажень, потужностей, швидкостей та інших параметрів.

По ГОСТ 8032–84 прийнято п'ять рядів чисел геометричній прогресії (найбільш економічно вигідною) зі знаменником j = 101/ n, що означують буквою R (під назвою автора, ШарляРенара, 1879 р.) і цифрою показникаn:

 

 

n

5 10 20 40 80
> 1,6 1,25 1,12 1,06 1,03
ряд

R5

R10

R20

R40

R80

Найпоширенішим є «середній» ряд чисел R20:

1

1,12

1,25

1,4

1,6

1,8

2

2,24

2,5

2,8

3,15

3,55

4

4,5

5

5,6

6,3

7,1

8

9

10.

>Предпочтительние числа інших порядків можна було одержати перенесенням коми у бік, тобто. множенням на 10, 102… 10–2, 10–1 тощо.

За підсумками рядівпредпочтительних чисел побудовано стандарти конкретних об'єктів. Наприклад, по ГОСТ 6636–69 ряди нормальних лінійних розмірів позначають >Ra (>Ra10, >Ra20 тощо.).

Знаючи числа рядів, може мати «у голові» параметри багатьох стандартів.

1.2 Основні критерії працездатності деталей машин

Критерій – це «мірило значення чогось», кордон допустимості рішення, обмеження цільової функції.

Найважливішими критеріями працездатності деталей машин є міцність, жорсткість, зносостійкість, >теплостойкость, вібраційна стійкість.

При конструюванні працездатність деталей забезпечують вибором матеріалу і розрахунком розмірів по основному критерію. Вибір критерію обумовлений характером впливу навантаження, середовища проживання і викликуваним виглядом відмови.

Нині найпоширенішим критерієм працездатності є міцність.

Міцність – це здатність деталі опиратися руйнації чи втрати форми під впливом прикладених до деталі навантажень. Цьому критерію повинні задовольняти всі деталі і вузли.

З принципу незалежності дії сил будь-яке складне напружене стан розкласти на прості види: розтягнення, стиснення, вигин, зрушення (крутіння), зріз – це внутрішні напруги в перетинах деталей.

На поверхні дотику (контакту) двох деталей під навантаженням виникають поверхневі напруги. Якщо розміри майданчиків контакту однотипні коїться з іншими розмірами деталей, то говорять про напругахсмятияsдив. Якщо хоча один із розмірів майданчики контакту істотно малий проти іншими розмірами, то виникають контактні напруги.

Дослідженням контактних напруг займався Генріх Герц (>Hertz). У його честь ці напруги позначають з індексом «М»:sМ,М.

У «Теорії пружності» розрізняють дві контактні завдання:

і з початковою (до докладання навантаження) контактом лінією,

8

 
наприклад, стиснення двох циліндрів із загальної котра утворює (рис. 1.1);

У результаті пружних деформацій під впливом стискаючої навантаження w = F / l лінія контакту перетворюється на вузьку смужку шириною 2а (2а <<r), де виникають контактні напругиsМ,изменяющиеся поеллиптическому закону.

Формула Герца для початкового контакту лінією:

>sМ = ZE (w /rін)1/2 [>sH],                          (1.1)

де w = F / l – питома (на 1 мм довжини лінії контакту) лінійна навантаження,Н/мм; ZE – коефіцієнт впливу механічних властивостей матеріалів деталей;

1/rін =1/r1 ±1/r2 – наведена кривизна поверхонь контакту:r1 іr2 – радіуси кривизни. Знак плюсконтакт двох опуклих тіл (рис. 1.1), знак мінусконтакт опуклогоr1 і увігнутогоr2 тіл.

 


>Рис. 1.1Рис. 1.2


з початковою контактом у точці, наприклад, стиснення кулі на площині (рис. 1.2).

Числові значенняsМ набагато перевищують решта видів напруг і навіть межі плинностіsТ та міцностіsУ. Наприклад, в підшипникахкаченияsМ>max = = 4200МПа, аsТ = 1700МПа іsУ = 1900МПа сталіШХ15 їм.

КрімsМ, у зоні контакту виникають такожкасательние напруги

>tМ>max =0,3sМ>max у точці, віддаленої від поверхні контакту на глибину 0,78а.

Відсутність миттєвого руйнації пояснюється лише тим, що у діїsМ іtМ матеріал перебуває за умов всебічного об'ємного стискування.

>Рассчитав величини окремих складових напруг, за принципомсуперпозиции (накладення) з урахуванням векторного характеру, можна визначити сумарне чи еквівалентну напругаsЄ. Наприклад, для спільних напруг вигинуs і крутінняt:sЄ = (>s2 +3t2) 1/2 [>s].

За критерієм [>s] роблять оцінку міцності вироби.

Видипрочностних розрахунків

9

 
>Проектировочний розрахунок – при заданих навантаженнях і обраному матеріалі (що допускаються напругах) визначають безпечні розміри перетинів деталі. Це орієнтовний, попередній розрахунок, оскільки багатьма невідомими параметрами доводиться задаватися згідно з рекомендаціями практики.

>Проверочний розрахунок – при заданих навантаженнях, розмірах і втрачає формі деталі визначають фактичні значення напруг чи коефіцієнтів безпеки. Це основний рахунок і остаточний вид розрахунку, дає оцінку міцності.


1.3 Розрахунок на опір втоми при змінних напругах

1.3.1 Змінні напруги

Навантаження – загальна поняття сили, моменту сили, тиску.Нагрузки ділять на статичні і динамічні.

Статична навантаження – стала чи мало постійно змінювана у часі, яка бракує коливань системи та призводить до постійним напругам.

Динамічна навантаження змінюється у часі, викликає поява коливань і змінних напруг.

Змінні напруги можуть бути і за постійної навантаженні, якщо розглянута фіксована точка (перетин) тіла змінює свою становище у часі щодо нерухомій навантаження, тобто. в рухомих деталях.

Змінні напруги характеризуються циклами зміни напруг.

Характеристика циклу (рис. 1.3)

1. Прийнято синус закон коливань (рис. 1.3, а).

2. Час одного циклу називають періодом Т. Якщо заданий ресурс L, те спільне число циклів N = L / T.

3. Найбільшеs>max і найменшеs>min напруги – величини алгебраїчні (зі знаками).

4. Коефіцієнт асиметрії циклу R =s>min /s>max.

5. Середнє напруга >s>m = (>s>max +s>min) / 2 = 0,5 (1 + R)s>max – стала складова циклу.

6. Амплітуда >sа = (>s>max –s>min) / 2 = 0,5 (1 – R)s>max – змінна частина циклу, найнебезпечнішу для міцності, показує розмах коливань щодо середнього постійного рівня.



Якщо |>s>max| |>s>min|, то цикл називають асиметричним.

Якщоs>min = 0, то R = 0,s>m =sа =0,5s>max – цикл >отнулевой (рис. 1.3, б).

Якщо |>s>max| = |>s>min| іs>max > 0, аs>min < 0 (рис. 1.3, в), то R = –1,s>m = 0,sа =s>max – цикл симетричний, найнебезпечніший для міцності (>sа =s>max).

Якщо R = +1, тоs>max =s>min. За величиною і з знаку – це постійні напруги.

Примітка. Усі, щодо обвинувачень на цьому розділі нормальних напругs, належить

і до дотичним напругамt заміняючи в формулах символуs наt.

В усіх життєвих реальних деталях є мікротріщини, включення,несплошности, порушення структури, тобто. дефекти. При змінних напругах мікротріщини (та інші дефекти), розвиваючись (з напрацюванням числа циклів), призводять до >усталостной тріщину, яка проникає вглиб перерізу й викликає утомлююча руйнація деталі. Процес накопичення ушкоджень називають у>сталостью.Усталостное руйнація відбувається за менших напругах, ніжsУ чиsТ.

 

1.3.2 Межі витривалості

Циклічна довговічність матеріалів при змінних напругах характеризується кривими втоми (кривимиВелера). Криві втоми (рис. 1.4) отримують експериментально на стандартних зразках, задаючи їм різні величини напругs>max і фіксуючи число циклів N, у яких відбувається руйнація зразків.

>Уравнение кривою втоми:sі>qNі = З,

де З – стала, відповідна умовам експерименту.

Межею витривалості матеріалу називають максимальне напруга, що може витримати зразок матеріалу при напрацюванні заданого числа циклів.

Як свідчить досвід, криві втоми мають дві характерні ділянки: лівий похилий правий горизонтальний (рис. 1.4). >Абсциссу точки перелому N>lim (NG) кривою втоми називають базовим числом циклів, а відповідний йому межа витривалості – межею тривалої витривалості (чи базовим)s>limb (>sR). Наприклад, для зразків чорних металів N>lim = 107, для кольорових сплавів N>lim = (5…10) 107.

 


>Рис. 1.4

При N < N>lim має місце межа обмеженою витривалостіs>lim (>s>RN).

Як очевидно з рис. 1.4, що стоїть напругаs, то раніше розпочнеться утомлююча руйнація.

Зв'язок між межами витривалості по рівняннюВелера:

>s>lim>qN =s>limb>q N>lim, звідкиs>lim =s>limbKL,


де KL = (N>lim / N)1/ >q називають коефіцієнтом довговічності.

При N N>lim приймають KL = 1.

Показник ступеня >q залежить від матеріалу, термообробки, виду напруг, впливу умов експерименту, і т.д. Він коштує від 4 до 20, та її значення рекомендуються у кожному даному випадку розрахунку деталі (вузла).

Межі витривалості матеріалів (криві втоми) визначають на стандартних випробувальних зразках. Зразок – це гладкий циліндричний стрижень малого діаметра (наприклад, 10 мм) з вільною полірованої поверхнею без зміцнення і термообробки. Немає сенсу доводити, що реальні деталі від зразків формою, наявністю на поверхнях посадок та інших концентраторів напруг (різьблення, пази,шлици,галтели та інших.), розмірами,термообработкой, шорсткістю. Всі ці відмінності впливають на міцність і запитають обов'язково повинні враховуватися під час розрахунків.

У випадку межа витривалості деталі при асиметричному циклі навантаження:

>s>limD =2s-1 / [(1 – R) K>sD / KL>s + y>sD(1 + R)], (1.2)

(>t>limD – те заміняючи символівs наt),

деs-1 – межа тривалої витривалості зразка за симетричного циклі навантаження,МПа; R – коефіцієнт асиметрії циклу; K>sD = (K>s /K>d>s +1/KF>s – – 1) / KV – коефіцієнт зниження краю витривалості під час переходу від зразка до реального деталі. Тут K>s – ефективний коефіцієнт концентрації напруг; K>d>s – коефіцієнт впливу розмірів деталі; KF>s – коефіцієнт впливу якості (шорсткості) поверхні; KV – коефіцієнт впливу поверхового зміцнення (термообробки); y>sD – коефіцієнт впливу асиметрії циклу напруг; KL>s = (N>limD / NE)1/ >q – коефіцієнт довговічності деталі (вузла). Тут N>limD – базове число циклів деталі; NЄ – еквівалентну число циклів зміни напруг:

 

NE = P.S [(>sі /s>max)>qNі],                                (1.3)

деs>max – напруга від довго діючої максимальної навантаження змінного режиму;sі і Nі – постійна напруга і відповідне йому число циклів і-го постійного блокуциклограмми навантаження.

Коефіцієнти у формулі (1.2) вибираються за довідниками.

1.4 Коефіцієнти безпеки

 

Коефіцієнти безпеки визначають по напругамs іt:

 

P.S>s =sперед /s>max [P.S>s]; P.S>t =tперед /t>max [P.S>t],

де за постійних напругах граничнимиsперед (>tперед) є межа плинностіsТ (>tТ) – для пластичних матеріалів і тимчасове опірsУ (>tУ) – для тендітних матеріалів; при змінних напругах граничними є межі витривалості деталейs>limD,t>limD.

При спільному дії напругs іt знаходять загальний коефіцієнт безпеки: P.S = P.S>s P.S>t / (P.S>s2 + P.S>t2)1/2 [P.S], де за постійних напругах [P.SТ] = 1,3…2 – межею плинностіsТ; [P.SУ] = 2…2,4 – межею міцностіsУ; при змінних напругах [P.S] = 1,5…2,5 – для пластичних і [P.S] =

= 2,5…4 – для тендітних матеріалів.


2.Резьбовие сполуки

2.1 Основні види кріпильних виробів

Різьблення – це особливе утворення лежить на поверхні деталі виступів і западин, які йдуть по гвинтовій лінії.Резьбовое з'єднання має дві деталі: з зовнішньої різьбленням (гвинт) і з м'якою внутрішньою різьбленням (гайка). Усі різьби стандартизовані.

Для сполуки деталей застосовують болти (гвинт з гайкою, рис. 2.1, а), гвинти (рис. 2.1, б) – замість гайки різьблення на одній ізскрепляемих деталей і шпильки (рис. 2.1, в) – стрижень з цими двома нарізаними кінцями (синтез болта з гайкою і гвинта:ввинчивание по щільною посадці в деталь).

>Соединения гвинтами – самі прогресуючі, особливо за відсутності в вузлах місць під гайки і за високих вимоги до їх масі і зовнішнім виглядом.


На рис. 2.1 вказані: >d – номінальний (зовнішнє) діаметр різьби; l – довжина болта, гвинта, шпильки; l0 – довжина нарізаною частини стрижня під гайку; l1 – глибина закручування; l3 – вихід стрижня за гайку; = 6>P –недорез різьби; x = (2…2,5) Р – стік різьби; М – висота гайки; М1, М2 – товщини деталей; >s – товщина шайби; >dh – діаметр отвори докладно під стрижень гвинта; Р – крок різьби.

За характеристиками статичної міцності кріпильні деталі поділяють на класи міці й групи.

Для сталевих болтів, гвинтів і шпильок по ГОСТ 1759.4–87 передбачено 11 класів міцності: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 (цифри умовно позначимо a.b). Перше число а, помножена на 100, є номінальне значення тимчасового опоруsУ,МПа, матеріалурезьбовой деталі. Твір a>b>10 – номінальне значення краю плинностіsТ,МПа. Друге число – b>10 =sТ /sУ% – ступінь пластичності матеріалу. Наприклад, болт класу міцності 6.8:sУ =6100 = 600МПа;sТ =6810 = 480МПа;sТ /sУ =810 = 80%.

Для сталевих гайок з висотою, рівної або як 0,8>d, по ГОСТ 1759.5–87 встановлено 7 класів міцності: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Кількість, помножена на 100, показує

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація