Расчет соединяемых деталей

Разрушение детали по сечению, ослабленному отверстием, может происходить под действием больших статических нагрузок. Номинальное растягивающее напряжение в этом сечении также должно удовлетворять условию прочности по допускаемым напряжениям при растяжении для материала деталей

,

где А_нетто – площадь детали в опасном сечении с учетом ослабления её отверстиями; S и b – толщина и ширина листа; d – диаметр отверстия под заклепку (равен диаметру стержня заклепки); n – число заклепок в одном ряду; [s_p] – допускаемое напряжение при растяжении материала деталей.

Следовательно, требуемая площадь сечения детали

.

Смятие стенок отверстия также нарушает работоспособность соединения и может привести к последующему прорезанию заклепкой соединяемых деталей. Допускаемые напряжения смятия определяются материалом деталей. Для предотвращения прорезания соединяемых деталей должно выполняться условие прочности по допускаемым напряжениям среза [t_с*] для материала деталей

,

где t-0,5d – длина опасного сечения.

Обычно принимают и [s_см]=(0,4…0,5) s_b,

где s_b – предел прочности материала детали.

Для заклепок из сталей Ст0; Ст2; Ст3 принимают [s_р]=140…160 МПа и [s_см]=280…320 МПа. При выборе материала заклепок должно быть такое сочетание материалов, которое бы исключало образование гальванических пар и гальванических токов в соединении.

Расчет соединений при несимметричном нагружении

Если соединяемые элементы подвержены изгибу (несимметричное нагружение), то нагрузка между одиночными заклепочными соединениями распределяется неравномерно. В этом случае расчет групповых соединений сводится обычно к определению наиболее нагруженной заклепки и оценке её прочности. Рассмотрим соединение, содержащее n заклепок одинакового диаметра d, под действием силы F (рис. 23.6, а). Примем для упрощения, что трение между соединяемыми деталями отсутствует, вся внешняя нагрузка передается через заклепки, деформации соединяемых де-талей малы по сравнению с деформацией стержней заклепок. При этих упрощениях можно полагать, что взаимный поворот соединяемых деталей произойдет вокруг точки С – центра масс поперечных сечений стержней заклепок. Следовательно точку С можно использовать в качестве центра приведения внешней силы. В результате приведения внецентренной силы F в точке С задача расчета группового соединения сводится к определению наиболее нагруженной заклепки от действия центральной силы F и вращающего момента M=Fl (рис.23.6,б). Если соединение подвержено действию нескольких сил F₁, F₂,… F_n, то в результате приведения их к точке С оно будет нагружено главным вектором и главным моментом от этих сил (рис.23.6, в).

При упругой деформации заклепок действие каждого силового фактора F и M можно рассматривать независимо. Тогда сила, приходящаяся на каждую заклепку от F, будет равна .

Момент М вызывает в каждой заклепке реактивную силу, направленную перпендикулярно к радиусу-вектору , проведенному из точки С в центр сечения i-ой заклепки. Эта сила пропорциональна перемещению сечения в результате деформации сдвига. Так как сдвиг сечений заклепок прямо пропорционален их расстояниям r₁, r₂… r_i, до центра масс, то можно записать:

, откуда

(23.1)

Если учесть что внешний момент М уравновешивается моментами от сил, действующих на заклепки, т. е.

то после подстановки уравнений (23.1) получим

или сила, действующая на i-ю заклепку

Сила, действующая на наиболее нагруженную заклепку

а модуль этой силы

гдеj_i- угол между векторами сил Q_Fи Q_iM.

По этой силе находится диаметр заклепки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное учебное пособие предназначено для студентов заочного обучения и позволяет слушателям курса лекций «Детали машин» самостоятельно изучить многие вопросы, не затронутые в постановочных лекциях.

В пособии в полном объёме освещены разделы по изучению передач (зубчатых, червячных, ремённых), подшипников (скольжения и качения), соединений (резьбовых, шпоночных, шлицевых, сварных и заклёпочных), где приведены методики их проектирования и расчёта. Раздел по изучению осей и валов менее полно отражён в пособии, так как этому вопросу уделяется большое внимание в курсе «Сопротивление материалов».

К сожалению, ограниченный объём учебного пособия не позволяет осветить все разделы курса «Детали машин». Отсутствующие разделы курса, такие, например, как расчет и проектирование сложных (планетарных и дифференциальных) редукторов, вариаторов, шариково - винтовых передач, муфт, тормозных систем, зубчатых ремённых и цепных передач и т.д. при необходимости могут быть изучены студентами самостоятельно по учебникам и учебным пособиям [1-5].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Детали машин: / под ред. О.А. Ряховцева.- М.:Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. – 543с.

2. Иосилевич Г.Б. Детали машин: Учебник для вузов.- М.: Машиностроение, 1988. - 368с.

3. Иванов М.Н. , Финогенов В.А. Детали машин: Учебник для вузов. 8-е изд. - М.: Высш.шк.,2003.-408с.

4. Основы расчета и конструирования деталей и механизмов летательных аппаратов: Учебное пособие для втузов / Н.А.Алексеева и др.; Под ред. В.Н. Кестельмана, Г.И. Рощина.- М.: Машиностроение, 1989. - 456с.

5. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное. пособие для студентов вузов / В.Н.Кудрявцев и др.; Под ред. В.Н. Кудрявцева.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние., 1984. - 400с.