Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 23.09.2014

Основными неразъемными соединениями, применяемыми в строи­тельно — дорожных машинах, являются сварные соединения.

Наиболее распространенные способы получения — электрическая и газовая сварки.

Электрическая сварка бывает дуговой и контактной. В дуговой сварке металл плавится от нагрева его электрической дугой, а в контактной — за счет сопротивления при прохождении тока через стык свариваемых деталей.

Широкое производство специального оборудования, проволоки и флюсов для автоматической сварки и высококачественных электро­дов для ручной сварки позволило применять ее практически во всех случаях неразъемного соединения деталей, выполнявшихся ранее ме­тодом отливки.

Сварные соединения выполняются встык (рис. 2.7, а) , внахлестку (рис. 2.7, б) или с накладками (рис. 2.7, в), в тавр (рис. 2.7, г) и угловыми (рис.2.7, д). Угловые швы разделяются на лобовые, которые располага­ются перпендикулярно к направлению нагрузки (рис. 2.7, б), фланговые, располагающиеся параллельно направлению нагрузки (рис. 2.7, в), и ко­сые, направленные под углом к действующей нагрузке.

г) д)

Рис.2.7. Сварные соединения: а — встык; 6 — внахлестку; в — с накладками; г — в тавр; д — в угол.

Расчет шва сварных соединений на прочность ведется различно в зависимости от типа соединения и вида шва. Для расчета принимают, что действующие усилия распределяются равномерно по длине шва, а напря­жения — равномерно по сечению.

Стыковые швы рассчитывают на растяжение или сжатие. При этом определяется длина шва, которая зависит от действующей растягиваю­щей силы Р, толщина свариваемых деталей S и допускаемого напряже­ния на растяжение.

Исходя из допускаемых напряжений, рассчитывают необходимую длину шва.

, р

Длина стыкового шва ^ j^CTj, а для угловых 1 4 [т J ■ а ’ ^и

где а ~ катет шва; [т] — допускаемое напряжение на срез наплавлен­ного материала.

При сварке тонколистового материала, особенно при ремонт­ных работах, наряду с электросваркой применяется газовая, при ко­
торой металл плавится вследствие прогрева его пламенем газовой горелки.

Для получения неразъемных соединений применяются и заклепоч­ные соединения (рис. 2.8), в которых две или несколько деталей соеди­няются заклепками. Заклепка — круглый стержень с головкой на одном конце. Головка на другом конце образуется при осаживании заклепки.

В процессе осаживания не только формируется головка, но осажи­ваемый металл стержня плотно заполняет отверстие, в котором нахо­дится заклепка. Осаживание может осуществляться холодным способом, если диаметр заклепки не превышает 10 мм, и горячим — при диаметре более 10 мм.

Рис. 2.8. Заклепочные соединения: а — образование заклепочного соединения; б — однорядный шов внахлестку; в — г — однорядный шов встык с двумя накладками; д — двухрядный шов встык с двумя накладками; 1 — заклепка с закладной головкой; 2 — замы­кающая головка; 3 — чекан

Для скрепления деталей, изготовленных из сплавов меди и белой листо­вой стали, применяются неразъемные соединения, получаемые пайкой.

Для скрепления пластмассовых деталей между собой или со стальными применяются неразъемные клееные соединения.

В последнее время в связи с созданием специальных сортов различных клеев применение клееных соединений значительно воз­растает.

Резьбовые соединения относятся к самым распространенным. Ос­новой всякого резьбового соединения является винтовая пара, то есть винт и гайка, соединяющиеся между собой с помощью винтовой поверх­ности резьбы.

Для крепежных деталей резьбовых соединений применяются, как правило, правые однозаходные метрические резьбы треугольного про­филя (рис. 2.1, а).

В резьбовых соединениях труб используют также однозаходные треугольные резьбы, но с другим углом профиля и без зазоров при вер­шине, что увеличивает плотность соединения (рис.2.1, б). В отдельных случаях для соединения маслопроводов и установки масленок применя­ются так называемые конические резьбы, гарантирующие плотность и быстроту соединения.

Витки резьбы при работе винтовой пары (при затяжке гайки или при передаче усилия) нагружены осевой силой, которая стремится смять боковую поверхность витков и изогнуть их или срезать у основания, как это показано на рис. 2.2.

6

а

Рис. 2.1. Профиль треугольной резьбы: а — метрическая резьба; б — трубная резьба; 1 — гайка; 2 — болт; 3 — муфта; 4 — труба.

Опасным сечением самого винта является минимальное, то есть сечение по внутреннему диаметру резьбы dl (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Болтовое соединение под нагрузкой: 1 — болт; 2 — гайка.

Нормальные напряжения s в таких болтах можно определить по формуле (2.1):

_ Р _ 4F I 4Р

[сг], откуда^, (2.1 и 2.2)

где Р — сила, действующая вдоль болта, Н;

F — площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, мм2; dt — внутренний диаметр резьбы, мм.

Достаточно прочной будет, очевидно, такая винтовая пара, у кото­рой напряжения от смятия, среза и изгиба резьбы и напряжения от рас­тяжения стержня винта не превышают допустимых. В крепежных резь­бовых деталях (изготавливаемых по ГОСТам) все размеры согласованы для получения равнопрочности. Поэтому, чтобы выбрать крепежную де­таль, достаточно определить из условий прочности на растяжение внут­ренний диаметр стержня и подобрать соответствующую ему стандарт­ную деталь.

По своей конструкции резьбовые крепежные детали делятся на болты, винты, шпильки и гайки.

Болт представляет собой цилиндрический стержень, снабженный на одном конце головкой (обычно шестигранной формы ),а на другом конце резьбой, на которую навинчивается гайка(обычно также шести­гранная). Соединение деталей при помощи болта (болтовое) показано на рис. 2.3, а.

Винтом называют тот же болт, но крепящий детали без гайки за счет ввинчивания его в одну из деталей. Винтовое соединение показано на рис. 2.3, б.

Шпилькой называют цилиндрический стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом шпилька (как и винт) ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а на второй ее конец навинчивается гайка. Шпилечное соединение показано на рис. 2.3, в.

Гайкой называется деталь, имеющая отверстие с резьбой и предназ­наченная для закрепления соединяемых деталей. Гайки можно навинчи­вать как на болты и шпильки, так и непосредственно на соединяемые детали, если они имеют для этого соответствующую резьбу.

Резьбовые соединения помимо достаточной прочности должны быть предохранены от самоотвинчивания, которое возможно при знакопере­менных нагрузках и вибрации.

Меньше подвержены самоотвинчиванию мелкие резьбы, имеющие меньший угол подъема винтовой линии, а следовательно, и больший за­
пас самоторможения, но и они нуждаются в предохранении от самоот — винчивания.

Рис. 2.3. Резьбовые крепежные детали: а — болтовое соединение; б — винтовое соединение; в — соединение шпилькой.

а

Предохранительными средствами против самоотвинчивания явля­ются пружинные шайбы, шплинты, стопорящие шайбы, контргайки. Основ­ные устройства против самоотвинчивания показаны на рис. 2.4. Пружин­ная шайба препятствует отворачиванию гайки за счет врезания своих острых кромок в гайку и поверхность соединения детали.

Рис. 2.4. Средства против самоотвинчивания: а — пружинная шайба; б — шплинт; в — фасонная шайба; г — гайка и контргайка

ДОРОЖНО СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Шпоночные и шлицевые соединения применяются для пере­дачи крутящего момента между валом и посаженными на него дета­лями (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты, барабаны, маховики и т. д.). Соединяемые детали в шпоночных соединениях связываются шпонками.

Шпонка устанавливается в специальный паз, сделанный на валу и в ступице соединяемой с валом детали. По своей форме (рис. 2.5) шпонка может быть клиновой, призматической, сегментной или цилиндрической.

6

а

Рис. 2.5. Шпоночные соединения: а — клиновая шпонка; б — при­зматическая; в — сегментная; г — цилиндрическая

Клиновые шпонки забиваются в паз ударами молотка, что создает напряженное соединение, в котором крутящий момент передается от вала на ступицу деталей за счет сил трения. Такое соединение не толь­ко обеспечивает передачу крутящего момента, но и удерживает деталь на валу в осевом направлении. Однако этот вид соединения, смещая ступицу относительно вала и вызывая перекос и радиальное смещение посаженной на вал детали, нельзя применять, если необходимо точно установить детали.

Призматические, сегментные и цилиндрические шпонки создают не­напряженные соединения, обеспечивают точную установку деталей на валу, но не исключают их осевого смещения. Передача крутящего момента в этих соединениях обеспечивается через боковые грани шпонки. Поэтому эти шпоночные соединения рассчитываются на смятие по боковым поверх­ностям пазов и на срез по поперечному сечению шпонки (или на изгиб).

Для расчета шпонок на смятие принимается, что напряжения асм распределены по всей длине и высоте шпонки равномерно, что равно­действующая сил, действующих на шпонку, приложена на плече, равном d/2 , и что шпонка выступает над поверхностью вала на 0,5 h. Следова­тельно, зная передаваемый крутящий момент М, можно определить на­пряжения смятия осм и среза т :

4 М г — і 2 М г т

°см =——— L°J, xcv =———- М (2 3 и 2.4)

а, ш L Jc„, ср ьм L icp У

где М — передаваемый крутящий момент, Нм; h — высота шпонки, мм; b — ширина шпонки, мм;

I — длина шпонки, мм; d — диаметр вала, мм.

Поперечные сечения шпонок определяются диаметром вала в соот­ветствии с ГОСТом. Поэтому для передачи больших крутящих момен­тов необходимо принимать большую длину шпонки, а иногда и устанав­ливать несколько шпонок на одном валу.

Разновидностью напряженного многошпоночного соединения явля­ется шлицевое. Оно позволяет передавать большие крутящие моменты при небольшой длине ступиц деталей, сидящих на валу.

Для этого типа соединений вал фрезеруют так, что промежутки между пазами образуют ряд расположенных по окружности выступов — шлицов. Отверстие ступицы детали, предназначенное для соединения с валом, делают с соответствующими пазами (рис. 2.6).

По своей форме шлицы изготавливают прямобочными при парал­лельности боковых граней, эвольвентными и треугольными с центриро­ванием ступицы по наружному диаметру вала, по диаметру впадин или по боковым поверхностям шлицов.

Шлицевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению со шпоночными: лучшее центрирование соединяемых деталей, большая на­грузочная способность, меньшее ослабление вала и меньшее напряжение смятия (вследствие влияния боковой поверхности шлицов).

Нрямобочные и эвольвентные шлицевые соединения стандартизи­рованы, выбираются в зависимости от диаметра вала и рассчитываются на прочность так же, как и призматические шпонки на смятие боковых поверхностей.

Рис. 2.6. Шлицевое соединение