10 РАСЧЕТ КЛЕММОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Клеммовые соединения предназначены для закрепления деталей на осях, валах, кронштейнах и т.д.
По конструктивному исполнению различают два типа клеммовых соединений:
-со ступицей, имеющей прорезь (рис. 10.1,а);
-с разъемной ступицей (рис. 10.1,б).
а) |
б) |
Рис. 10.1
За счет затяжки болтов в клеммовом соединении возникают силы трения, что позволяет нагружать соединение как крутящим моментом Т , так и осевыми силами
Fa .
Для обоих случаев конструктивного исполнения можно записать условия прочности соединений:
при действии крутящего момента
2,5FЗАТ f d T ; |
(10.1) |
при действии осевой силы Fa
5FЗАТ f Fa , |
(10.2) |
129 |
|
где Fзат - потребная сила затяжки болтов, Н; f - коэффициент трения;
d- диаметр посадочной поверхности клеммы, мм;
Т- крутящий момент, Нм.
Для определения потребной силы затяжки болтов преобразуем формулы (10.1)
и (10.2):
F |
|
|
|
K T |
|
; |
|
|
(10.3) |
|||||
|
z 2,5 |
f d |
|
|
||||||||||
зат |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
F |
|
|
|
K Fa |
|
. |
|
|
|
|
|
(10.4) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
зат |
|
|
z 5 |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|||
При совместном действии Т и Fa |
сдвигающей силой на поверхности контакта |
|||||||||||||
будет равнодействующая осевой силы |
F |
и окружной силы |
F |
2T |
. Для этого |
|||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
t |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
случая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
F 2 |
F 2 |
|
|
|
|||||
F |
|
|
|
|
t |
|
a |
. |
|
|
(10.5) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
зат |
|
|
|
|
z 5 |
|
f |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В формулах (10.3), (10.4) и (10.5)
z - количество болтов, расположенных с одной стороны вала; K - коэффициент надежности соединения, K =(1,3-1,8);
f - коэффициент трения; или задается в задании, или для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки, можно выбрать из интервала
f =0,15-0,30.
По найденному значению Fзат определяют диаметр стяжного болта по формуле, задавшись его материалом:
d |
1,3Fзат |
, |
(10.6) |
1 |
|
|
где d1 - внутренний диаметр резьбы болта, мм;
- допускаемое напряжение для материала болта, МПа.
Для изготовления резьбовых деталей наибольшее распространение получили материалы, указанные в табл. 10.1.
130
К примеру, мы назначили материал болта сталь 10 для болта класса прочности 4,8. Предел прочности материала в =400 МПа. Определив размер d1 (внутренний размер резьбы) по табл. ГОСТ 24705-2004 «Основные размеры метрической резьбы, находим наружный размер болта.
К примеру, внутренний размер d1 =18,386 мм. По табл. ГОСТа принимаем наружный размер болта 20 мм (обозначение резьбы М20х1,5).
Таблица 10.1 – Механические характеристики материалов и классы прочности
Класс |
Марка стали |
Предел |
Предел |
Твердость |
Предел |
прочности |
|
прочности |
текучести |
выносливости, |
|
болта |
|
в , МПа |
Т , МПа |
НВ |
1 , МПа |
|
|
||||
3.6 |
Ст 3,10 |
300-490 |
200 |
90-150 |
160 |
|
|
|
|
|
|
4.6 |
20 |
400-550 |
240 |
110-170 |
170 |
|
|
|
|
|
|
4.8 |
10 |
400-550 |
320 |
110-170 |
170 |
|
|
|
|
|
|
5.6 |
30,35 |
500-700 |
300 |
140-215 |
180 |
|
|
|
|
|
|
5.8 |
10,25,20,Ст3 |
500-700 |
400 |
140-215 |
180 |
|
|
|
|
|
|
6.6 |
35,45,40Г |
600-800 |
360 |
170-245 |
240 |
|
|
|
|
|
|
6.8 |
35,45,40Г |
600-800 |
480 |
170-245 |
240 |
|
|
|
|
|
|
6.9 |
20 |
600-800 |
540 |
170-245 |
240 |
|
|
|
|
|
|
8.8 |
35,35Х,38ХА,45Г |
800-1000 |
640 |
225-300 |
280 |
|
|
|
|
|
|
10.9 |
40Г2,40Х, |
1000-1200 |
900 |
280-365 |
300 |
|
30ГСА,16ХСН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12.9 |
35ХГСА |
1200-1400 |
1080 |
330-425 |
350 |
|
|
|
|
|
|
14.9 |
40ХНМА |
1400-1600 |
1260 |
390 |
420 |
Примечание. Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, указывает min значение предела прочности; второе число, деленное на 10, указывает отношение предела текучести к пределу прочности; произведение чисел в обозначении класса прочности показывает величину предела текучести материала болта.
131
а) |
б) |
в) |
Рис. 10.2
Рис. 10.3
132