Проектирование проушины с подшипником скольжения или втулкой

Схема соединения показана на рис. 6.2.

Исходными данными являются материалы проушины и втулки, характер соединения (μ) болт-втулка (соединение втулка-проушина всегда неподвижное неразъемное с μ = 1,3 - 1,5), нагрузка Р^р, диаметр d болта (см. подразд.1.2).

1. Внутренний диаметр втулки соответствует диаметру болта d_вт = d.

Напомним: d_min = 6 мм.

2. Определяется внутренний диаметр проушины:

3. Вычисляется толщина проушины δ` из условия прочности на смятие (2) соединения болт-втулка:

где n - число проушин, воспринимающих силу Р^р;

σ = min(σ _болта , σ _вт).

4. Если материал проушины имеет меньший предел прочности (σ _пр<σ ), вычисляется толщина проушины δ из условия прочности на смятие соединения втулка-проушина:

5. Определяется толщина проушины δ:

δ = max (δ`, δ˝)

Полученное значение округляется до ближайшего большего в соответствии с ГОСТ 8032-84.

Рисунок 6.2

6. Вычисляется напряжение смятия для соединения с большей потребной толщиной:

7. Вычисляется избыток прочности:

8. Определяется ширина проушины в` из условия размещения гайки (головки) замыкающего элемента:

в` =

9. Определяется ширина проушины в˝ из условия обеспечения минимальной перемычки х:

в˝ = d_пр + 2х_min

Для обеспечения прочности проушины при запрессовке втулки (подшипника) принимают:

10. Принимается начальное значение ширины проушины: в = max(в`, в˝).

11. Вычисляется отношение в/d_пр.

12. Переход к п. 6 подразд. 1.3. Дальнейший расчет выполняют, подставляя в формулы d_пр вместо d.

В подвижных соединениях с подшипниками скольжения (рис. 6.3) для разделения торцевых поверхностей соседних проушин применяют втулки с буртиком 1 [7, 8], либо втулки без буртика 2 [5, 6] с разделительной шайбой 3.

Рисунок 6.3

Следует стремиться к уменьшению количества поверхностей трения, т.е. выполнять соединение, как показано на рис. 6.3, а, либо на рис. 6.3, б. Неподвижность болта относительно уха (рис. 6.3,а) или проушины вилки (рис. 6.3,б) обеспечивается за счет большего трения в соединении, затяжки болта или его специальной фиксации (рис. 6.3,а, поз 4).

Если соединяемые элементы нагружены только осевой силой (рис. 6.3,а), существенной разницы в работе приведенных вариантов нет. Однако более технологичным является соединение на рис. 6.3,б, так как в этом случае проще выполнить приторцовку втулок точно под размер паза.

Если соединяемые элементы нагружены изгибающим моментом М, очевидными достоинствами обладает вариант на рис. 6.3,а. В этом случае усилия смятия, возникающие в подвижном соединении, меньше. По этой причине нужно стремиться к увеличению расстояния между проушинами вилки.

При конструировании проушин с втулками нужно отдавать предпочтение стандартным втулкам. Номенклатура втулок и их параметры определены в стандартах [5 - 9]. Втулки устанавливаются в проушины по прессовой посадке Н7/u8 … Н9/u8.

Втулки обычно изготавливаются из бронзы БрАЖМц, а для сильно нагруженных соединений из стали 30ХГСА.

Если втулка изготовлена из бронзы ( σв ≈ 600МПа), то её длина и, следовательно, толщина проушины получаются достаточно большими. Для уменьшения габаритов соединения в таких случаях выгодно применять полые замыкающие элементы с увеличенным внешним диаметром, но расчетной площадью сечения.