127

Приложение Ж. Уточненный расчет резьбовых соединений

Разработанная методика расчета резьбовых соединений [15, 17], подтвержденная результатами испытаний, применительно к соединениям редуктора с рамой и крышки редуктора с корпусом имеет следующий вид.

Рассматривается резьбовое соединение (рис. Ж.1) номинальной площадью стыка A, стянутое z винтами. Винты

отсутствия значимых изгибных деформаций фланцев. Модули упругости материала винтов Eв и стягиваемых деталей E. Винты затягивают до напряжения в них σзат в = 0,6÷0,7σт, где σт – предел текучести материала винта. Сила затяжки каждого винта

прикладывая к выходному валу редуктора вращающий момент T, консольную Fк и осевую Fa силы, оговоренные техническим заданием на разработку. Причем сила Fк может быть направлена как горизонтально, так и вертикально.

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

128

Рис. Ж.1

Выполнение условия несдвигаемости проверяют в предположении горизонтального направления силы Fк. Условие считается выполненным, если сила затяжки Fзат1 винта, вычисленная из условия обеспечения несдвигаемости, будет меньше или равна Fзат.

где Ft1 = Tкar1/[Σ(zi ri2] – сдвигающая нагрузка, приходящаяся на винт, удаленный от центра масс стыка на расстояние r1; f = 0,2 – коэффициент трения в контакте стягиваемых поверхностей; Tкa = (0,5L + e + y)Fк + aFa – крутящий момент относительно центра масс стыка, создаваемый силами Fк и Fa; zi – число винтов, удаленное от центра масс стыка на расстояние ri.

Прочность винтов проверяют при нагружении резьбового соединения отрывающей силой Fк и опрокидывающими

моментами Mx = (0,5L + e + y)Fк + HFa и My = T + aFк. В этом случае доля внешней нагрузки, приходящаяся на винты,

составит

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

129

+ l2)/(πd32)]4/Eв – податливости деталей и винта, мм/Н, т.е. изменение их размера (соответственно сближение и

где xi и yi – расстояния по осям x и y от i–го винта до центра масс стыка; x1 и y1 – расстояния наиболее удаленного винта до центра масс стыка.

где коэффициент 1,3 учитывает возникновение касательных напряжений в стержне винта при завинчивании винта гаечным

определяемому расчетной нагрузкой и действующему только в первые моменты работы привода (считается, что со временем касательные напряжения в стержне винта исчезают); по максимальному напряжению, возникающему на

протяжении всего срока службы привода

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

130

по амплитудным напряжениям σa [2, 7, 21]. Амплитудное напряжение в винте вычисляют в

предположении, что мотор-редуктор подвергается переменному режиму нагружения. При этом момент T и силы Fк и Fa меняются от нуля до своих максимальных значений. Поэтому

где σт – предел текучести материала; σaп – предельная амплитуда цикла. Меньшие значения коэффициентов запаса из указанных принимают при наличии контроля момента завинчивания динамометрическим ключом.

Предельная амплитуда σaп цикла зависит от класса

65÷80 (75÷110)/ 75÷95 (85÷110) – для винтов класса прочности

10.9. В числителе указаны значения σaп для нарезанной

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

131

резьбы, а в знаменателе – для накатанной, причем в скобках приведены значения для винтов, термообработанных до изготовления резьбы.

Если условия прочности винта выполнены, диаметр винта считается выбранным.

После выбора диаметра винта по формуле (3.1) вычисляют момент Tзав завинчивания.

Пример. Рассчитать резьбовые соединения цилиндро-коническо- цилиндрического мотор-редуктора Bockwoldt (Германия) [38] исполнений CB 2K 112 и CB 2K 212 (рис. Ж.2) с рамой (см. рис. Ж.1). Исходные данные приведены в строках 1÷ 27 табл. Ж.1, а результаты расчета – в ее стоках 28÷31. Принято, что материал корпуса редуктора – чугун, материал рамы – сталь. Поверхности резьбы и торца гайки не смазаны.

CB 2K 112-71N/4D диаметр винта следовало бы принять 12 мм, а для мотор-редуктора CB 2K 212-100L/4D – 22 мм. При расчете по предлагаемой методике оказалисъ достаточными винты М10 для моторредуктора CB 2K 112-71N/4D и М16 для мотор-редуктора

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

132

CB 2K 212-100L/4D (эти величины диаметров винтов совпали с указанными в каталоге [38]), несмотря на то, что силы Fк и Fa были взяты существенно большими по сравнению с рекомендацией российского ГОСТ.

Отметим, что выбор больших сил затяжки обусловлен здесь не только стремлением повысить сопротивление усталости винтов, но и необходимостью выполнения условия несдвигаемости соединения.

Из анализа результатов расчетов следует, что если проводить расчеты не по эмпирической формуле, принятой в России, а по предлагаемым формулам (Ж.1)÷(Ж.12), (3.1) использовать высокопрочные винты, создавать напряжения затяжки в винте 0,7 от предела текучести его материала, пользуясь динамометрическим ключом для обеспечения требуемого момента завинчивания, то можно существенно уменьшить требуемый диаметр винта. Это в свою очередь даст возможность уменьшить размеры мотор-редуктора и его массу.

Таблица Ж.1 Резьбовые соединения мотор редукторов CB 2K 112-71N/4D и CB 2K 212-

100L/4D с рамой

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»

133

** – Fк = 13,13 кН; *** – Fa = 0 кН.

Оглавление

Иванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»