Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
1
ЛЕКЦИЯ
01
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
Съдържание
1.
Основни
понятия
.
2.
Цел
на
курса
.
3.
Съвременни
тенденции
в
развитието
на
машиностроенето
.
4.
Изисквания
към
машините
и
детайлите
им
.
5.
Видове
натоварвания
на
машините
и
машинните
елементи
.
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
–
6.1.
За
якост
(
на
статично
натоварване
,
на
променливо
натоварване
,
на
контакт
),
6.2.
За
коравина
;
6.3.
За
износоустойчивост
;
6.4.
За
топлинна
устойчивост
;
6.5.
За
вибрационна
устойчивост
.
7.
Надеждност
.
8.
Избор
на
материал
за
детайлите
.
9.
Проектни
и
проверочни
изчисления
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
2
1.
Основни
понятия
Машина
–
механизъм
или
съчетания
от
механизми
,
служещи
за
облекчаване
или
замяна
на
физическия
или
умствен
труд
на
човека
и
за
повишаване
на
неговата
производителност
.
Различаваме
следните
видове
машини
:
1.
Машини
-
двигатели
–
преобразуват
някакъв
вид
енергия
в
енергия
на
механичното
движение
Примери
–
електродвигатели
(
ЕД
),
двигатели
с
вътрешно
горене
(
ДВГ
).
2.
Машини
-
генератори
–
преобразуват
механичната
енергия
на
движението
в
друг
вид
енергия
Примери
–
електрогенератори
,
компресори
и
други
.
3.
Работни
машини
(
машини
-
оръдия
или
изпълнителни
машини
) –
извършват
работа
свързана
с
транспортиране
или
изменение
на
формата
или
размерите
на
телата
Примери
–
транспортьори
,
кранове
,
стругове
,
фрезови
машини
,
преси
и
т
.
н
.
Механизъм
–
изкуствено
създадена
система
от
тела
,
съединени подвижно, така че да се
осъществява точно определено движение за реализация на точно определена цел.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
3
1.
Основни
понятия
-
продължение
Съчетанието
от
двигател
,
предавателен
механизъм
(
накратко
–
предавка
)
и
работна
машина
образува
т
.
нар
.
машинен
агрегат
.
фиг
.1.1.
Машинен
агрегат
.
Предавателният
механизъм
служи
за
предаване
и
ако
е
необходимо
трансформиране
на
механичното
движение
от
изходния
вал
на
двигателя
в
съответстващо
механично
движение
на
входния
елемент
на
работната
машина
.
Машините
се
състоят
от
машинни
детайли
,
които
се
включват
в
конструкцията
на
машината
или
самостоятелно
или
включени
във
машинни
възли
.
Детайл
–
част
от
машината
,
която
се
изработва
без
прилагане
на
операции
по
сглобяване
или
съединяване
(
примери
–
шпонка
,
болт
,
зъбно
колело
и
др
.)
Възел
–
сглобена
единица
(
например
–
скоростна
кутия
,
съединител
,
редуктор
и
др
.),
която
се
явява
съставна
и
относително
самостоятелна
част
от
изделието
(
машина
,
устройство
)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
4
1.
Основни
понятия
-
продължение
В
машиностроенето
се
различават
детайли
и
възли
с
:
•
Общо
предназначение
–
такива
каквито
се
използват
в
почти
всички
машини
(
например
-
болтове
,
валове
,
зъбни
колела
,
лагери
,
съединители
и
др
.).
Те
се
изучават
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”;
•
Механични
предавки
(
зъбни
,
червячни
,
ремъчни
и
др
.)
•
Машинни
елементи
на
движението
(
валове
,
лагери
,
съединители
и
др
.)
•
Специално
предназначение
–
използват
се
в
един
или
няколко
типа
специализиран
и
машини
(
например
–
шпиндели
на
металорежещи
машини
(
ММ
),
колянови
валове
и
бутала
за
двигатели
с
вътрешно
горене
(
ДВГ
)
и
др
.).
Изучават
се
в
специализирани
курсове
– „
Металорежещи
машини
”, „
Конструкция
на
двигатели
с
вътрешно
горене
”
и
т
.
н
.
Всички
детайли
и
възли
с
общо
предназначение
се
делят
на
три
основни
групи
:
•
Съединителни
детайли
и
съединения
o
Неразглобяеми
(
нитови
,
заварени
,
залепени
и
др
)
o
Разглобяеми
(
шпонкови
,
резбови
и
др
.)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
5
2.
Цел
на
курса
Изучаване
на
основите
на
изчисляването
и
конструирането
на
детайли
и
възли
с
общо
предназначение
в
машиностроенето
.
При
това
се
разглежда
и
:
•
Избора
на
подходящ
материал
;
•
Термообработката
;
•
Рационалната
форма
на
детайлите
;
•
Технологичността
;
•
Точността
на
изработка
.
Детайлите
на
машините
най
-
често
имат
сложна
форма
и
работят
в
различни
условия
–
затова
най
-
често
липсват
точни
формули
за
изчисляването
им
.
Затова
при
изчисленията
се
прилагат
различни
приближени
или
емпирични
(
получени
въз
основа
на
опита
)
формули
,
в
които
се
въвеждат
поправъчни
коефиценти
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
6
3.
Съвременни
тенденции
на
развитието
на
машиностроенето
Машиностроенето
е
в
основата
на
създаването
и
умножаването
на
материални
блага
и
оттам
за
повишаване
стандарта
на
живот
на
хората
.
Това
е
така
защото
без
производителни
машини
няма
производство
.
Съвременни
тенденции
на
развитието
на
машиностроенето
:
•
Увеличаване
на
мощността
и
следователно
и
на
производителността
на
машините
•
Повишаване
на
коефициента
на
полезно
действие
(
КПД
)
на
машините
;
•
Автоматизация
(
на
работните
цикли
);
•
Висока
точност
на
работа
;
•
Висока
скорост
на
работа
съчетано
с
намаляване
на
инерционните
и
ударни
натоварвания
;
•
Високо
ниво
на
стандартизация
и
взаимозаменяемост
;
•
Удобна
и
безопасна
експлоатация
и
обслужване
на
машините
;
•
Компактност
;
•
Съблюдаване
на
техническата
естетика
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
7
4.
Изисквания
към
машините
и
детайлите
им
В
съответствие
със
съвременните
тенденции
в
развитието
на
машиностроенето
се
предявяват
следните
общи
изисквания
към
машините
и
детайлите
им
:
•
Висока
производителност
;
•
Икономичност
;
•
Гарантирана
продължителност
на
работа
;
•
Удобство
и
безопасност
;
•
Малки
габарити
и
маса
;
•
Транспортируемост
;
•
Естетичен
външен
вид
;
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
8
4.
Изисквания
към
машините
и
детайлите
им
-
продължение
При
конструиране
и
изработване
на
машините
и
детайлите
трябва
да
се
прилага
:
•
Висока
степен
на
стандартизация
-
o
Използването
на
стандартни
детайли
и
възли
:
o
Намалява
типоразмерите
;
осигурява
взаимозаменяемостта
;
o
Позволява
бързото
и
евтино
изработване
на
машините
;
o
Облекчава
ремонта
по
време
на
експлоатацията
на
машините
.
•
Висока
степен
на
технологичност
–
Технологична
е
онази
конструкция
,
която
се
характеризира
с
минимални
разходи
за
производство
и
експлоатация
.
Технологичността
на
конструкцията
се
характеризира
с
:
o
Прилагане
в
новата
конструкция
на
машината
на
детайли
изработени
с
минимум
механична
изработка
(
т
.
е
.
прилагане
на
технологични
операции
като
прецизно
леене
,
заваряване
,
щамповане
,
валцоване
и
т
.
н
.);
o
Максимално
прилагане
на
стандартни
конструктивни
елементи
(
резби
,
прорези
,
фаски
и
др
.),
а
също
и
стандартни
допуски
и
сглобки
на
размерите
;
o
Прилагане
в
новата
конструкция
на
вече
усвоени
в
производството
детайли
и
възли
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
9
5.
Видове
натоварвания
на
машините
и
машинните
елементи
Работни
натоварвания
–
тези
натоварвания
,
които
изпитват
машинните
елементи
и
възли
в
процеса
на
тяхната
експлоатация
.
Те
биват
:
•
Постоянни
–
щом
не
се
изменят
по
посока
и
големина
;
•
Променливи
–
щом
се
изменят
по
посока
и
големина
:
o
Със
случаен
характер
–
например
ударно
натоварване
;
o
Със
цикличен
характер
–
например
натоварването
на
колянов
вал
от
ДВГ
.
Друга
класификация
-
според
характера
на
изменението
им
с
течение
на
времето
:
•
Статични
–
те
са
или
постоянни
,
или
се
изменят
постепенно
и
спокойно
,
като
ускоренията
са
пренебрежими
;
•
Динамични
–
изменят
се
.
Те
от
своя
страна
се
подразделят
на
:
o
Изменящи
се
по
големина
и
посока
;
o
Ударни
(
внезапни
).
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
10
5.
Видове
натоварвания
на
машините
и
машинните
елементи
Променливият
характер
на
натоварванията
усложнява
изчисленията
.
Затова
се
въвеждат
понятията
: -
номинално
,
еквивалентно
и
изчислително
натоварване
.
•
Номинално
Q
ном
-
най
-
продължително
действащото
работно
натоварване
(
в
някои
случаи
–
максималното
);
•
Еквивалентно
Q
екв
–
това
е
постоянно
натоварване
,
чието
действие
е
еквивалентно
на
фактически
действащото
променливо
натоварване
Q
екв
= k
ж
.Q
ном
,
(1.1)
Където
: k
ж
е
коефициент
на
дълготрайност
зависещ
от
характера
на
измененията
на
работното
натоварване
, (k
ж
> 1);
•
Изчислително
Q
изч
–
онова
постоянно
натоварване
(
заместващо
променливото
),
с
което
трябва
да
се
изчислява
за
да
бъдат
резултатите
по
-
достоверни
Q
изч
= k
к
.
k
д
.
k
у
.Q
екв
,
(1.2)
Където
: k
к
е
коефициент
на
концентрация
на
натоварването
отчитащ
разпределението
на
натоварването
по
контактната
повърхност
, (k
к
> 1); k
д
–
коефициент
на
динамичност
(k
д
> 1); k
у
–
коефициент
отчитащ
условията
на
работа
(k
у
> 1)
За
предварителни
изчисления
може
да
се
използва
Q
ном
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
11
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
на
машинните
детайли
и
възли
)
6.1.
Якост
–
способността
на
детайлите
да
отстояват
на
разрушаване
или
пластична
деформация
под
действието
на
приложеното
натоварване
.
Методите
за
изчисляване
на
якост
се
изучават
в
учебната
дисциплина
„
Съпротивление
на
материалите
”.
Тук
от
изключително
важно
значение
е
правилното
определяне
на
допустимите
напрежения
–
нормални
[
σ
]
и
тангенциални
[
τ
],
които
зависят
от
много
фактори
:
•
материал
и
начин
на
получаване
на
заготовката
;
•
степен
на
отговорност
на
детайла
и
режим
на
работа
;
•
конфигурация
и
размери
на
детайла
;
•
термообработка
и
грапавост
на
повърхността
•
и
други
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
12
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
Основни
механични
характеристики
на
машиностроителните
материали
са
:
1.
Якост
(
разрушаващо
напрежение
)
σ
В
,
τ
В
[Pa]
2.
Граница
на
провлачване
σ
S
,
τ
S
[Pa]
3
Граница
на
умора
при
симетричен
цикъл
σ
−
1
,
τ
−
1
[Pa]
4.
Граница
на
пълзене
σ
пълз
[Pa]
5.
Граница
на
продължителна
якост
σ
пр
.
як
.
[Pa]
6.
Относително
удължение
при
опън
δ
%
7.
Относително
напречно
свиване
при
опън
ψ
%
8.
Якост
на
удар
a
k
[J/m
2
]
9.
Модул
на
линейна
деформация
E
[Pa]
10.
Модул
на
ъглова
деформация
G
[Pa]
11.
Твърдост
(
по
Бринел
или
по
Роквел
)
HB, HRC
[Pa]
От
изброените
по
-
горе
характеристики
първите
пет
са
свързани
с
изчисленията
за
якост
.
Характеристиките
от
6-
та
до
8-
ма
са
необходими
при
избор
на
материала
и
вида
на
теологията
при
производство
.
Модулите
E
и
G
–
използват
се
при
разглеждане
на
деформациите
и
трептенията
.
Твърдостта
е
пряко
свързана
с
износоустойчивостта
при
триене
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
13
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
Съществена
механична
характеристика
е
границата
на
умора
при
симетричен
цикъл
σ
−
1
,
съответно
σ
r
-
при
несиметричен
.
Границата
на
умора
е
онова
най
-
голямо
напрежение
при
циклично
променящо
се
натоварване
,
при
което
материалът
може
да
издържи
безбройно
много
цикли
N
0
(
базово
число
на
циклите
)
N
0
= 10
7
цикъла
за
стомани
,
N
0
= (50
÷
100).10
6
цикъла
за
цветни
метали
.
Зависимостите
между
максималните
напрежения
при
симетричен
цикъл
и
броя
цикли
,
до
който
те
могат
да
се
понасят
се
представят
с
т
.
нар
.
криви
на
умора
подчинени
на
уравнението
:
Фиг
.1.2.
Криви
на
умора
.
const
N
.
N
.
0
m
1
i
m
i
=
σ
=
σ
−
,
където
m = (6
÷
10) (1.3)
Напрежението
σ
−
1
се
нарича
неограничена
граница
на
умора
,
σ
−
1Ni
–
ограничена
граница
на
умора
(
σ
−
1Ni
>
σ
−
1
).
При
последното
напрежение
материалът
ще
издържи
до
N
i
цикъла
на
натоварване
:
m
i
0
1
Ni
1
N
N
.
−
−
σ
=
σ
(1.4)
За
някои
материали
(
крива
2)
и
условия
на
експлоатация
кривите
нямат
хоризонтален
участък
–
цветни
метали
,
стомани
при
висока
t
°
,
при
корозия
и
т
.
н
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
14
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
Механичните
характеристики
граница
на
пълзене
σ
пълз
и
граница
на
продължителна
якост
σ
пр
.
як
.
са
важни
за
машинни
елементи
работещи
при
повишена
температура
t
°
:
•
t
°
>300
°÷
400
°
С
за
сплавите
на
черните
метали
;
•
t
°
>50
°÷
100
°
С
за
сплавите
на
цветните
метали
;
•
нормална
t
°
за
пластмасите
.
Якостта
на
удар
a
k
характеризира
жилавостта
на
материала
и
е
важна
за
машинни
елементи
работещи
с
ударни
натоварвания
,
особено
при
ниски
t
°
.
При
якостно
изчисляване
на
машинни
елементи
има
два
подхода
в
зависимост
от
това
дали
натоварването
е
статични
или
променливо
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
15
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.1.
Якост
при
статично
натоварване
Условията
за
достатъчна
якост
имат
вида
:
σ
≤
[
σ
];
τ
≤
[
τ
];
σ
екв
≤
[
σ
]
(1.5)
Където
σ
и
τ
са
най
-
големите
по
абсолютна
стойност
работни
(
нормално
и
тангенциално
)
напрежения
,
[
σ
]
и
[
τ
]
са
съответните
допустими
напрежения
;
σ
екв
–
еквивалентното
напрежение
по
една
избрана
якостна
теория
при
сложно
напрегнато
състояние
на
материала
.
Работните
напрежения
и
σ
екв
се
определят
по
методите
изучавани
в
дисциплината
„
Съпротивление
на
материалите
”,
а
допустимите
напрежения
–
по
формулите
:
[
σ
] =
σ
гр
⁄
[
s
σ
];
[
τ
] =
τ
гр
⁄
[
s
τ
]
(1.6)
Където
:
σ
гр
и
τ
гр
са
граничните
(
опасните
)
напрежения
за
материала
¾
За
крехки
материали
те
са
σ
В
,
τ
В
;
¾
За
жилаво
-
пластични
-
σ
S
,
τ
S
;
¾
При
повишена
температура
-
σ
пълз
¾
При
условия
за
изкълчване
-
σ
крит
.
В
знаменателите
на
формули
(1.6)
е
коефициентът
на
сигурност
при
статични
натоварвания
(
съответно
за
нормални
[
s
σ
]
и
тангенциални
[
s
τ
]
напрежения
)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
16
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.1.
Якост
при
статично
натоварване
-
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
Препоръчва
се
коефициентът
на
сигурност
от
(1.6)
да
се
определя
по
формулата
:
[
s
] =
s
1
. s
2
. s
3
(1.7)
Където
:
s
1
–
отчита
свойствата
на
материала
за
жилаво
-
пластични
материали
При
δ
S
⁄
δ
B
0.45
÷
0.55 0.55
÷
0.70 0.70
÷
0.90
s
1
1.2
÷
1.5 1.4
÷
1.8 1.7
÷
2.2
За
стомани
с
високи
s
В
и
a
k
→
s
1
=
2
÷
3
За
крехки
материали
→
s
1
=
3
÷
4
s
2
=
1
÷
1.5
→
отчита
отговорността
на
детайла
;
s
3
-
отчита
точността
на
изчислителния
метод
:
s
3
=
1.2
÷
1.5
при
точен
метод
;
s
3
=
3
÷
4
при
неточен
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
17
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.1.
Якост
при
статично
натоварване
-
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
Якостните
условия
σ
≤
[
σ
];
τ
≤
[
τ
];
σ
екв
≤
[
σ
]
служат
за
оразмеряване
и
имат
предварителен
ориентировъчен
характер
.
След
конструктивната
разработка
на
машинния
елемент
и
приемане
на
окончателните
му
размери
се
налага
да
се
направи
проверочно
изчисляване
.
При
проверочното
изчисляване
се
прави
проверка
дали
действителния
коефициент
на
сигурност
s
е
по
-
голям
или
най
-
малкото
равен
на
предписания
:
При
нормални
напрежения
s
σ
≥
σ
гр
⁄
σ
≥
[
s
σ
]
;
(1.8)
При
тангенциални
напрежения
s
τ
≥
τ
гр
⁄
τ
≥
[
s
τ
]
.
(1.9)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
18
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
При
променливи
натоварвания
в
машинните
елементи
се
пораждат
периодично
променливи
напрежения
,
изменящи
се
с
времето
циклично
от
σ
max
до
σ
min
Фиг
. 1.3.
Графики
на
циклични
напрежения
:
а
)
симетричен
цикъл
;
б
)
несиметричен
знакопроменлив
;
в
)
несиметричен
пулсиращ
;
г
)
несиметричен
знакопостоянен
;
Параметри
на
цикъла
:
σ
max
–
максимално
напрежение
σ
min
–
минимално
напрежение
r
=
σ
min
⁄
σ
max
–
асиметрия
σ
m
=(
σ
max
+
σ
min
)
⁄
2 –
средно
напрежение
σ
a
=(
σ
max
−
σ
min
)/2 –
амплитуда
на
напреж
.
k
=
σ
a
⁄
σ
m
–
характеристика
на
цикъла
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
19
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
-
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
Машинни
елементи
подложени
на
продължително
циклично
натоварване
се
разрушават
внезапно
и
без
пластична
деформация
(
макар
и
да
са
направени
от
жилаво
-
пластични
материали
)
при
напрежения
значително
по
-
малки
от
статичната
якост
σ
В
(
съответно
τ
В
)
или
от
границата
на
провлачването
σ
S
(
съответно
τ
S
) -
това
явление
е
било
наречено
умора
на
материала
.
Якостните
характеристики
на
материалите
и
на
машинните
елементи
при
циклични
напрежения
се
определят
по
опитни
резултати
,
които
се
обработват
статистически
.
Основни
характеристики
са
границите
на
умора
:
σ
r
или
τ
r
–
при
асиметричен
цикъл
;
σ
−
1
или
τ
−
1
–
при
симетричен
цикъл
;
σ
0
или
τ
0
–
при
пулсиращ
цикъл
;
Най
-
опасен
е
симетричния
цикъл
и
затова
границите
на
умора
при
симетричен
цикъл
σ
−
1
или
τ
−
1
се
приема
за
определяща
якостта
при
променливо
натоварване
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
20
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
-
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
При
променливи
натоварвания
,
изчисленията
се
извършват
като
проверочни
след
конструиране
на
детайла
.
При
това
е
необходимо
да
се
оцени
коефициентът
на
сигурност
на
детайла
с
отчитане
на
абсолютните
размери
,
на
конструктивната
форма
,
на
състоянието
на
повърхността
и
други
.
Граничните
(
критичните
)
напрежения
могат
да
се
определят
или
по
схематизираната
диаграма
на
Смит
(
Фиг
.1.4)
или
по
схематизираната
диаграма
на
Кинасошвили
-
Соренсен
(
Фиг
. 1.5
)
.
Фиг
.1.4
Фиг
. 1.5.
Точките
,
които
съответстват
на
работния
асиметри
-
чен
цикъл
трябва
да
лежат
вътре
в
контура
ограден
от
дебелите
непрекъснати
линии
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
21
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
-
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
При
променливи
натоварвания
са
възможни
следните
случаи
на
изчисление
:
1.
Прост
вид
циклично
натоварване
(
опън
-
натиск
,
огъване
,
усукване
)
и
симетричен
цикъл
Тогава
трябва
да
е
изпълнено
:
s
σ
=
σ
σ
σ
β
ε
σ
σ
.
.
1
k
a
−
≥
[s] ;
s
τ
=
τ
τ
τ
β
ε
τ
τ
.
.
1
k
a
−
≥
[s]
(1.10)
където
:
s
σ
,
s
τ
са
изчислени
коефициенти
на
сигурност
;
[s] –
допустим
коефициент
на
сигурност
;
k
σ
, k
τ
-
коефициент
на
концентрация
на
напреженията
,
k
σ
>1
(
k
τ
>1),
зависи
от
формата
на
детайла
и
е
толкова
по
-
голям
от
1,
колкото
по
-
резки
изменения
във
формата
има
;
ε
σ
,
ε
τ
-
мащабен
фактор
,
ε
σ
<
1,(
ε
τ
<
1);
намалява
по
стойност
с
увеличаване
на
абсолютните
размери
на
детайла
(
т
.
е
.
колкото
по
-
големи
размери
–
толкова
по
-
лошо
);
β
σ
,
β
τ
-
коефициент
на
качеството
на
повърхнините
;
β
σ
<
1,(
β
τ
<
1);
по
-
близък
е
до
1,
ако
повърхността
е
била
подложена
на
уякчаване
(
струя
от
дробинки
,
обкатяване
,
хидрополиране
,
химико
-
термична
обработка
(
азотиране
,
циментиране
,
покрития
–
никелиране
,
хромиране
,
даже
боядисване
)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
22
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
–
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
-
(
Случаи
на
изчисление
):
2.
Прост
вид
циклично
натоварване
(
опън
-
натиск
,
огъване
,
усукване
)
и
асиметричен
цикъл
Тогава
трябва
да
е
изпълнено
:
s
σ
=
m
a
k
σ
ψ
β
ε
σ
σ
σ
σ
σ
σ
.
.
.
1
+
−
≥
[s] ;
s
τ
=
m
a
k
τ
ψ
β
ε
τ
τ
τ
τ
τ
τ
.
.
.
1
+
−
≥
[s]
(1.11)
където
новите
величини
и
коефициенти
са
:
σ
m
,
τ
m
-
средно
напрежение
на
цикъла
;
ψ
σ
,
ψ
τ
-
чувствителност
на
материала
към
асиметрия
на
цикъла
,
ψ
σ
<
1,(
ψ
τ
<
1)
ψ
σ
=
0
0
1
.
2
σ
σ
σ
−
−
; ,
ψ
τ
=
0
0
1
.
2
τ
τ
τ
−
−
;
където
σ
0
,
τ
0
–
граница
на
умора
при
пулсиращ
цикъл
(
емпирично
получени
)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
23
s
=
2
2
)
(
)
(
.
τ
σ
τ
σ
s
s
s
s
където
s
σ
и
s
τ
Допустимият
коефициент
на
сигурност
[
s
]
се
препоръчва
да
бъде
:
-
1.3
÷
1.4 –
при
повишени
точност
на
изчисленията
,
еднородност
на
материала
,
качество
на
обработката
;
-
1.4
÷
1.7 –
при
обикновени
такива
;
-
1.7
÷
3.0 –
при
занижени
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.2.
Якост
при
променливо
натоварване
–
ПРОДЪЛЖЕНИЕ
-
(
Случаи
на
изчисление
):
3.
При
едновременно
циклично
огъване
и
усукване
се
изчисляват
:
-
При
симетричен
цикъл
по
формули
(1.10)
-
При
асиметричен
цикъл
по
формули
(1.11)
≥
[s]
(1.12)
+
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
24
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.3.
Повърхностна
(
контактна
)
якост
–
Изчисления
свързани
с
контактната
якост
се
прилагат
за
детайли
,
които
имат
допиращи
се
повърхности
.
Различават
се
следните
случаи
:
При
контакт
на
достатъчно
големи
,
мазани
и
подвижни
една
спрямо
друга
повърхности
.
Прави
се
проверката
(
целта
е
да
се
осигури
полутечно
триене
):
p
≤
[
p
] ,
(1.12)
където
p
, [
p
]
са
съответно
работното
и
допустимото
повърхностно
налягане
;
При
контакт
на
достатъчно
големи
,
немазани
и
неподвижни
една
спрямо
друга
повърхности
(
при
клинови
,
шлицови
и
други
съединения
).
Прави
се
за
предотвратяване
смачкването
на
повърхностния
слой
:
σ
см
≤
[
σ
см
] ,
(1.13)
където
σ
см
, [
σ
см
]
са
съответно
работното
и
допустимото
напрежение
на
смачкване
.
При
определяне
на
σ
см
се
използва
номиналната
повърхност
, [
σ
см
] -
опитно
;
При
контакт
по
малка
или
ограничена
повърхност
(
теоретично
в
точка
или
линия
).
Тогава
в
зоната
на
контакта
възникват
големи
контактни
напрежения
σ
Н
,
които
се
определят
чрез
формулите
на
Херц
извлечени
по
методите
на
теорията
на
еластичността
;
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
25
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
(
6.1.
Якост
-
продължение
)
6.1.3.
Повърхностна
(
контактна
)
якост
–
продължение
Условия
за
контактна
якост
при
използване
на
формулите
на
Херц
за
определяне
на
контактните
напрежения
σ
Н
при
опитно
(
по
твърдостта
на
повърхността
на
материала
по
Бринел
или
по
Роквел
)
определено
допустимо
контактно
напрежение
[
σ
Н
]:
При
контакт
на
сфера
1
със
сфера
2 (
контакт
в
точка
):
max
σ
Н
= 0,388
.
3
2
2
.
пр
пр
E
P
ρ
≤
[
σ
Н
]
където
:
P
–
натоварващата
сила
; [
σ
Н
] –
допустимо
контактно
напрежение
E
пр
= (2
.E
1
.E
2
)
⁄
(
E
1
+ E
2
) -
приведен
модул
на
еластичността
(
E
1
–
модул
на
еластичност
на
сфера
1,
E
2
–
модул
на
еластичност
на
сфера
2)
ρ
пр
= (
ρ
1
.
ρ
2
)
⁄
(
ρ
1
+
ρ
2
) -
приведен
радиус
в
зоната
на
контакт
(
ρ
1
–
радиус
на
сфера
1,
ρ
2
–
радиус
на
сфера
2)
При
контакт
на
цилиндри
1
и
2
с
успоредни
оси
(
контакт
по
линия
):
max
σ
Н
= 0,418
.
2
2
2
.
пр
пр
E
q
ρ
≤
[
σ
Н
]
където
:
q = P
⁄
l
–
интензивност
на
разпределения
товар
(
l
–
дължина
на
контактната
линия
)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
26
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
6.2.
Критерии
за
коравина
Коравината
е
способността
на
машинния
детайл
да
се
противопоставя
на
изменение
на
формата
и
размерите
му
при
натоварване
.
Например
,
изчисленията
на
коравина
на
валовете
при
зъбни
предавки
е
важно
,
понеже
евентуално
тяхно
огъване
ще
влоши
правилното
зацепване
на
зъбните
колела
.
В
най
-
общ
вид
деформационните
условия
са
:
При
опън
(
натиск
)
∆
l
≤
[
∆
l
]
(
∆
l
и
[
∆
l
]
съответно
са
изчислено
и
допустимо
абсолютно
удължаване
(
скъсяване
) )
При
усукване
:
max
ϕ
≤
[
ϕ
] ;
max
θ
≤
[
θ
]
където
max
ϕ
и
max
θ
са
съответно
максимален
абсолютен
и
максимален
относителен
ъгъл
на
усукване
,
а
[
ϕ
]
и
[
θ
] -
допустими
абсолютен
и
относителен
ъгъл
на
усукване
.
При
огъване
:
f
≤
[
f
];
f
⁄
l
≤
[
f
⁄
l
];
max
α
≤
[
α
]
където
:
f
–
максимално
провисване
;
f
⁄
l
–
максимално
относително
провисване
;
max
α
-
максимален
ъгъл
на
завъртане
на
тангентата
на
еластичната
линия
; [
f
], [
f
⁄
l
], [
α
] –
допустми
стойности
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
27
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
6.3.
Критерии
за
износоустойчивост
Износоустойчивостта
е
способността
на
детайла
да
запазва
необходимите
размери
на
триещите
се
повърхности
в
течение
на
времетраенето
на
работа
.
Фиг
.1.5.
Износоустойчивостта
зависи
от
:
Материала
;
Термообработка
на
повърхността
;
Грапавостта
на
повърхността
;
Стойността
на
налягането
или
контактните
напрежения
;
Скоростта
на
плъзгане
;
Режима
на
работа
.
Изчисляване
при
условията
:
p
≤
[
p
];
p.v
≤
[
p.v
];
където
:
p
–
повърхностно
налягане
;
v
–
скорост
на
плъзгане
,
p.v-
нагряване
;
[
p
]
и
[
p.v
] –
допустими
стойности
За
намаляване
на
износването
се
прилагат
различни
мерки
:
Технологични
–
подходящ
режим
на
обработка
;
Конструктивни
–
избор
на
материал
и
мазане
;
Експлоатационни
–
предпазване
от
проникване
на
абразивни
частици
и
други
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
28
6.
Основни
критерии
на
работоспособността
6.4.
Критерии
за
топлинна
устойчивост
Това
е
способността
на
конструкцията
да
работи
в
диапазона
от
зададени
температури
за
периода
на
работа
.
Прегряването
на
детайлите
е
вредно
и
опасно
,
защото
намалява
якостта
,
влошават
се
свойствата
на
смазката
,
а
намаляването
на
хлабините
в
подвижните
съединения
и
лагерите
може
да
доведе
до
заяждане
или
заклинване
на
подвижните
части
.
За
осигуряване
на
нормални
температурни
режими
на
работа
се
правят
топлинни
изчисления
(
например
при
червячните
предавки
,
плъзгащите
лагери
и
други
)
6.5.
Критерии
за
виброустойчивост
Това
е
способността
на
конструкцията
да
работи
в
режим
на
циклични
натоварвания
и
далеч
от
резонансния
диапазон
.
Вибрациите
снижават
качествените
показатели
на
работа
,
като
предизвикват
променливи
напрежения
в
детайлите
.
Особено
опасни
са
резонансните
трептения
.
Изчисленията
на
виброустойчивост
се
разглеждат
в
курса
по
„
Теория
на
трептенията
”
и
се
извършват
за
машината
като
цяло
.
Спазването
на
горе
изредените
критерии
на
работоспособността
осигурява
надеждността
на
конструкцията
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
29
7.
Надеждност
–
общи
бележки
Надеждността
се
нарича
онова
качество
на
изделието
да
изпълнява
предвидените
функции
при
запазване
на
експлоатационните
показатели
в
продължение
на
необходимия
период
от
време
или
обем
работа
.
Надеждността
може
да
се
определи
както
за
машината
като
цяло
,
така
и
за
отделни
нейни
възли
или
детайли
.
Изчисленията
на
надеждност
се
основават
на
статистически
данни
.
За
оценка
на
надеждността
могат
да
се
изберат
показателите
като
: -
срок
на
работа
в
часове
;
брой
километри
за
пробег
;
брой
на
отказите
.
Ако
от
1000
устройства
,
безотказно
са
работили
980,
то
коефициентът
на
надеждността
им
е
Р
= 980 / 1000 = 0,98
Коефициентът
на
надеждност
за
сложно
машина
или
устройство
е
равен
на
произведението
от
коефициентите
на
надеждност
на
отделните
елементи
:
Р
=
Р
1
.
Р
2
.
Р
3
…
Р
n
Колкото
повече
елементи
има
едно
устройство
,
толкова
е
по
-
малка
неговата
надеждност
.
Възникващите
с
течение
на
времето
неизправности
водят
до
частична
или
пълна
загуба
на
работоспособност
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
30
7.
Надеждност
–
общи
бележки
(
продължение
)
Интензивност
на
отказите
–
броят
на
отказите
за
единица
време
.
Например
,
ако
от
100
устройства
за
500
часа
работа
са
отказали
5,
то
интензивността
на
отказите
е
:
λ
= 5 / (100.500) = 10
-4
[
откази
/
час
]
Надеждността
на
изделието
се
задава
още
на
етап
конструиране
,
но
зависи
и
от
изработката
и
експлоатацията
му
Надеждността
на
изделието
монотонно
намалява
с
времето
на
работа
.
Примери
за
браншове
на
машиностроенето
,
където
се
изисква
производство
на
високонадеждни
машини
: -
самолетостроене
,
железопътен
транспорт
,
ядрена
енергетика
и
др
.
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
31
8.
Избор
на
материал
за
детайлите
на
машините
Използват
се
метали
и
неметали
:
Метали
:
Видове
Представители
Някои
характеристики
черни
стомана
,
чугун
Те
са
основни
в
машиностроенето
:
Евтини
са
Имат
сравнително
висока
якост
цветни
бронз
,
месинг
…
леки
сплави
–
алуминиеви
,
магнизиеви
и
др
.
Скъпи
са
,
имат
антифрикционни
свойства
,
леко
се
обработват
чрез
рязане
.
Леките
сплави
(
силумин
,
дурал
)
имат
ниска
плътност
,
подходящи
са
за
отливки
понеже
са
тънколивки
Неметали
: -
представители
на
тази
група
са
пластмасите
(
текстолит
,
найлон
6/10,
полиетилен
,
полиамид
и
т
.
н
.),
металокерамика
,
гума
,
графит
и
т
.
н
.
Пластмасите
намират
все
по
-
голямо
приложение
.
Те
имат
невисока
плътност
,
устойчивост
на
корозия
.
Чрез
леене
под
налягане
,
пресоване
и
екструзия
се
получават
детайли
със
сложна
форма
и
сравнително
точни
размери
.
Някои
пластмаси
имат
добри
антифрикционни
свойства
.
Използването
им
води
до
икономия
на
цветни
материали
,
намалява
масата
и
цената
на
изделието
При
избора
на
материал
трябва
да
се
отчита
:
Габаритите
,
масата
и
формата
на
детайла
;
Цената
и
дефицитността
на
материала
;
Съответствие
на
свойствата
на
материала
с
главния
критерий
на
работоспособността
Съответствие
на
свойствата
на
материала
с
технологията
на
изработка
(
заваряемост
,
тънколивкост
,
обработвяемост
рязане
и
т
.
н
.)
Машинни
елементи
–
І
–
ва
част
Лекция
01 -
Въведение
в
дисциплината
„
Машинни
елементи
”.
32
9.
Проектни
и
проверочни
изчисления
Проектни
изчисления
Свързани
са
с
определяне
на
размерите
на
детайлите
по
формули
,
които
са
в
съответствие
с
главния
критерий
на
работоспособността
(
якост
,
коравина
,
износоустойчивост
и
т
.
н
.)
Прилага
се
когато
габаритите
на
конструкцията
не
са
зададени
предварително
.
Проектните
изчисления
са
основани
на
ред
допускания
и
затова
се
явяват
предварителни
.
Проверочни
изчисления
С
тях
се
определят
фактическите
характеристики
на
главния
критерий
на
работоспособността
и
се
прави
сравнението
им
с
допустимите
им
стойности
.
При
проверочните
изчисления
се
определят
фактическите
напрежения
,
коефициентът
на
сигурност
,
температура
,
провисвания
и
деформации
.
Проверочното
изчисление
се
явява
уточняващо
и
се
провежда
,
когато
формата
и
размерите
са
известни
от
проектното
изчисление
или
са
били
приети
конструктивно
.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
1
ЛЕКЦИЯ 02
І-ва част - Съдържание
Разглобяеми съединения.
Клинови и шпoнкови съединения – обща характеристика, предимства, недостатъци, видове.
Напречни клинови съединения –
образуване , видове;
предназначение;
сили и условия за самозадържане;
изчисляване.
Съединения с клинови шпонки –
предназначение и образуване,
силови съотношения и условие за самозадържане,
видове (фрикционна, плоска, врязана, сегментна, тангенциални),
изчисляване.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
2
Разглобяеми съединения
Съединение
– съединението на два и повече машинни елемента.
Видове
съединения:
Разглобяемо
(или още - освобождаемо) – позволява разединяване на отделните елементи
без повреждането им
o
Примери
- шпонкови, шлицеви и др.
Неразглобяем
о ( или още неосвобождаемо) – разединяването им е съпроводено с
разрушаване поне на един машинен елемент
o
Примери
- заварени, нитови, запоени и други
Полуразглобяеми
(или още – полуосвобождаеми) – това са съединенията с гарантирана
стегнатост.
При известни условия могат неколкократно да бъдат освобождавани и създавани
наново, без значително намаляване на стегнатостта им.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
3
Клинови и шпoнкови напрегнати съединения –
Обща характеристика
– разглобяеми са, служат за съединяване на два елемента така, че да
може с прости средства лесно и бързо да бъдат разединявани и съединявани, действието им се
основава на действието на клина – елемент с наклонени работни повърхности – фиг.2.1.
Напоследък употребата на клиновите съединения е ограничена.
Предимства
–
o
проста конструкция,
o
бързо и лесно разглобяване и сглобяване,
o
понасят големи външни товари
Недостатъци
–
o
намаляват
товароносимостта
поради
изрязаните
канали
причиняващи
концентрация на напреженията,
o
предизвикват несъосност на съединяваните детайли – оттам поява на центробежни
сили предизвикващи допълнително натоварване
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
4
Клинови и шпoнкови напрегнати съединения
Фиг.2.1. Клинове - а)напречен клин с два наклона; б)напречен клин с един наклон; в)надлъжна
клинова шпонка с глава.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
5
Клинови и шпoнкови напрегнати съединения
видове.
o
Според предназначението
Силови
– служат за предаване на значителни сили и моменти (фиг.2.2)
Кинематични
– за осигуряване на точно взаимно положение (фиг.2.3)
Фиг.2.2. Силово клиново съединение
Фиг.2.3. Кинематично клиново съединение – регулиращ
клин.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
6
Клинови и шпoнкови напрегнати съединения –
продължение - видове
o
Според взаимното разположение на оста на клина или клиновата шпонка и оста на
съединяваните елементи
Напречни клинови и щифтови съединения
(фиг.2.4)
Надлъжни клинови съединения
(фиг.2.5)
(
Съединения с клинови шпонки и
шпонкови съединения
)
Фиг.2.4. Напречно клиново съединение.
Фиг.2.5. Надлъжно клиново съединение – с клинова
шпонка с глава.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
7
Клинови и шпoнкови напрегнати съединения –
продължение - видове
o
Според начина на създаване на съединението
Предварително напрегнати –
използват се при въздействие на
знакопроменливи натоварвания(фиг.2.6.);
Предварително ненапрегнати –
използват се при робота с постоянни
натоварвания (фиг.2.7.);
Фиг.2.6. Предварително напрегнато
клиново съединение.
Фиг.2.7. Предварително ненапрегнато клиново
съединение.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
8
Напречни клинови съединения
Образуване
-
при тези съединения оста на клина е перпендикулярна на оста на съединяваните елементи;
-
размерите на клина и отворите трябва да са такива, че клинът да може да преминава
свободно през отворите на съединяваните елементи.
Фиг.2.8.
Фиг.2.9
Фиг.2.10.
От фиг.2.8 до фиг.2.10 са
показани различни предварително
напрегнати
напречни
клинови
съединения.
На фиг.2.11 е представено
предварително
ненапрегнато
съединение.
Фиг.2.11.
Предназначение
– за осигуряване на осева сила в съединяваните елементи или за поемане на
външни сили действуващи по оста на тези съединявани елементи.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
9
Напречни клинови съединения
Сили и условия за самозадържане
Фиг. 2.12. Сили на взаимодействие между елементите
на напречно клиново съединение.
Q
– външна сила;
K
– сила за създаване на съединение;
K’
– необходима
задържаща сила
за
да не се освободи само съединението
R
1
,R
2
и
R
3
– опорни реакции;
1
и
2
– геометрични ъгли на клина
1
и
2
– ъгли на триенето
От равновесието на силите
K’, R
1
,R
2
и
R
3
следва:
K’=
)
cos(
).
cos(
cos
).
sin(
Q
2
1
1
2
2
3
2
1
2
1
От условието да не е необходима сила
K’,
а именно
K’
0,
следва
условието за самозадържане
:
1
+
2
1
+
2
,
(2.1)
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
10
Напречни клинови съединения
Сили и условия за самозадържане - продължение
Тъй като клиновете се изработват най-често с едностранно скосяване (фиг.2.13), т.е.
1
=
и
2
= 0, а освен това коефициентите на триене за материалите на трите елемента от съединението
са еднакви
1
=
2
=
,
то за такива най-често срещани напречни клинови съединения условието
за самозадържане е:
2
.
(2.2)
Условие за самозадържане –
за да бъде клинът самозадържащ, ъгълът при върха му трябва да е
по-малък от удвоения ъгъл на триенето
.
Фиг. 2.13. Форми на напречните
клинове и прорезите за тях
За силови клинови съединения се употребяват клинове с
наклон 1:100; 1:40; 1:30.
За кинематични – с наклон 1:10, 1:6, 1:4.
За ъглите на триенето в литературата се дават за стомана
върху стомана следните данни:
За сухи повърхнини: При покой
= 8,5
(
= 0,15)
При движение
= 5,7
(
= 0,10)
За омазнени повърхнини: При покой
= 5,7
(
= 0,10)
При движение
= 2,85
(
= 0,05)
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
11
Напречни клинови съединения
Изчисляване
на клина
Фиг.2.14. Изчислителна схема.
Опростяващи приемания:
1)
D
1
= D
2
;
2) Силите се разпределят
равномерно.
3) Клинът е добре пасван в
гнездото си.
4) Той е призматичен и с
правоъгълно сечение, т.е.
пренебрегват се наклоните на
стените (
d
1
= d
2
) и
закръгленията на ръбовете му.
5) Ако по оста действа
знакопроменлива сила
Q
, то
изчислението се извършва с:
Q
= (1,25
1,50).
Q
(2.3)
Клинът е подложен на огъване и контактно налягане (смачкване) по контактните повърхнини.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
12
Напречни клинови съединения
Изчисляване
на клина
Фиг.2.14. Изчислителна схема.
На огъване:
Огъващият момент е
М
ог
=
8
.
4
.
2
4
2
1
1
1
1
D
Q
d
Q
d
D
Q
От:
ог
=
S
H
D
Q
W
М
y
ог
.
.
8
6
.
.
2
1
Трябва:
H
2
.S
1
.
.
4
3
D
Q
(2.4)
На практика се приема:
S = (1 ∕4
1 ∕ 3).
d
1
и
H
2,5
.S
и чрез условие (2.4) се прави
проверка
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
13
Напречни клинови съединения
Изчисляване
на клина
Фиг.2.14. Изчислителна схема.
На смачкване:
между клина и пръта
см
= Q ∕
(
d
1
. S
)
[
см
] (2.5)
между клина и втулката
см
=Q ∕
[(
D
1
d
2
)
.S
]
[
см
] (2.6)
Допустими напрежения:
Клинът се прави от стомана с
В
=600 [MPa]
-
на огъване
[
ог
]= 150
200[MPa]
-
на смачкване
-
а)
при стомана по
стомана [
ог
]= 150
200[MPa];
б)
при стомана по лята стомана [
ог
]=
80
100[MPa];
в)
при стомана по
чугун [
ог
] = 60
80[MPa].
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
14
Напречни клинови съединения
Изчисляване
на пръта
Фиг.2.14. Изчислителна схема.
На опън:
оп
=Q ∕ [(
.
d
1
2
)
S.d
1
]
[
оп
] (2.7)
На срязване:
ср
= Q ∕
{
2
.
[(
d
1
+
d
4
) ∕ 2].
h
1
}
[
ср
]
(2.8)
Определя се
h
1
На смачкване
(по формула
(2.5)):
см
= Q ∕
(
d
1
. S
)
[
см
] (2.5)
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
15
Напречни клинови съединения
Изчисляване
на втулката
Фиг.2.14. Изчислителна схема.
На смачкване
(по формула
(2.6)):
см
=Q ∕
[(
D
1
d
2
)
.S
]
[
см
] (2.6)
На опън:
оп
= Q ∕ [
.
(
D
2
2
d
2
2
) ∕4
(
D
2
d
2
)
.S
]
[
оп
]
На срязване:
ср
= Q ∕ {2.[
D
1
(
d
3
+
d
2
) ∕ 2].
h
2
]}
[
ср
]
Определя се
h
2
Тъй като на практика се избира
h
2
=
h
1
, то горното условие
служи само за проверка.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
16
Съединения с клинови шпонки –
Предназначение и образуване
Фиг. 2.15.
Служат за съединяване на два елемента (
вал
и
главина
) с цел пренасяне на въртящ момент и
малки осови сили от единия към другия елемент.
Тези съединения са разглобяеми
Когато за създаване на съединението шпонката се
набива в осово направление със сила
К
(фиг.2.15)
– съединението е с
набивна шпонка
.
Когато съединението се създава като шпонката и
вала са неподвижни, а осово се набива главината –
то съединението се нарича с
вложена клинова
шпонка
.
Съединенията с клинови шпонки са по правило
предварително напрегнати.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
17
Съединения с клинови шпонки –
Силови съотношения и условие за самозадържане
Фиг.2.16. Съединение с надлъжна клинова
шпонка: 1) шпонка; 2) главина; 3) вал
При набиване на шпонката 1 със сила
К
между
нейните горна и долна работни повърхнини и
главината 2 и вала 3 (при отчитане на триенето)
се пораждат съответно реакциите
R
1
и
R
2
.
За създаване на радиална сила
Q
на притискане
сила е необходима силата
К
за набиване:
K
=
Q.tg(
+
1
) + Q.tg
2
Силата К
, която няма да позволи клинът да
излезе от леглото си, се определя от израза:
К
=
Q.tg(
1
)
Q.tg
2
За да остане клинът на мастото си, без
необходимост от прилагане за външна
задържаща сила К
, трябва да е изпълнено:
tg(
1
)
tg
2
≤ 0
Откъдето
условието за самозадържане
става:
1
+
2
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
18
Съединения с клинови шпонки –
Видове – а) фрикционна (вдлъбната) шпонка
Работни повърхнини (фиг.2.17) на шпонката са вдлъбнатата с
r
D
r
, с която тя се допира
фрикционно по цилиндричната повърхност на вала, и срещуположната й с наклон 1:100, чрез
която тя се заклинва в наклоненото дъно на канала в главината.
Фиг.2.17. Вдлъбната клинова шпонка.
Пренасяният въртящ момент е от
силите на триене
М
тр
. Тази шпонка се
използва за пренасяне на малки
въртящи моменти
М
вър
и тогава, когото
не са от критично значение случайни
превъртания на вала спрямо главината.
М
тр
=
.Q.D
М
вър
Големината на пренасяния въртящ момент е около ¼ от момента, който валът може да пренесе:
М
вал
0,2
.D
3
.
[
ус
], където [
ус
] е допустимото тангенциално напрежение на усукване за вала.
Предимството е, че не се налага да се прави канал във вала и съединяването може да стане на
произволно място на вала.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
19
Съединения с клинови шпонки –
Видове – б) плоска клинова шпонка
За образуване на съединение (фиг.2.18-в, фиг.2.19) с плоска клинова шпонка (фиг.2.18-а) на вала
(фиг.2.18-в) се прави надлъжно скосяване, за да може шпонката да се допре до него по-цялата си
широчина. Това съединение е по-сигурно от съединението с фрикционна клинова шпонка.
Съединението може да пренесе до 40% от момента, който валът с този диаметър може да
пренесе.
Фиг.2.18. Съединение с плоска клинова шпонка.
Фиг.2.19. Съединение с плоска клинова
шпонка.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
20
Съединения с клинови шпонки –
Видове – в) врязана (жлебова) клинова шпонка
Фиг.2.20. Съединение с врязана
(жлебова) клинова шпонка.
Тук (фиг.2.20) клиновата шпонка се набива в канал
изрязан както в главината, така и във вала, така че
половината от височината й остава във вала , а
другата половина – в канала на главината.
Избиването става от обратната страна на набиването.
Ако обратната страна е недостъпна за избиване – то
се използва т.нар.носов клин (клин с глава).
Трябва да се предвиди обезопасяване на стърчащите
части – виж детайл 1 (чаша) от фиг.2.5.
Каналът в главината се прави с наклон, а този във
вала – без.
Правят се такива шпонки и без „нос” („глава”), но
трябва да се осигури избиване от обратната страна.
Пренасянето на момент тук става не само от силите
на триене, но и от силите на натиск по страничните
повърхнини на клина.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
21
Съединения с клинови шпонки –
Видове – в) сегментна клинова шпонка
Шпонката има формата на кръгов сегмент.
От разгледаните дотук тя намира най-широко приложение – за закрепване на малки зъбни колела
и други части в металорежещите машини и автомобилостроенето.
Предимства – евтина, с проста форма, нагажда се в канала на вала.
Недостатък – необходимостта от дълбок канал във вала, който го отслабва.
Фиг.2.21. Сегментна клинова шпонка.
Изчисляване:
На срязване:
]
[
.
.
.
2
ср
вър
ср
l
b
d
M
На огъване в сечение 1-2:
]
[
.
.
.
.
12
2
ог
вър
ог
l
d
b
M
t
;
На смачкване по страничната
повърхност:
]
[
.
.
.
2
см
вър
см
t
l
d
M
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
22
Съединения с клинови шпонки –
Видове – г) тангенциални клинови шпонки
Фиг.2.22. Съединение с тангенциални клинови шпонки.
Състоят се от два клина с
едностранен наклон от 1:100.
Работят с тесните страни.
Въвеждат се с удар.
Образуват напрегнато
съединение.
Напрегнатостта е в тангенциално
направление.
Прилагат се за валове с
>60mm
при предаване на знако-
променливи въртящи моменти.
В съединението се слагат два
чифта тангенциални шпонки под
120
.
Общ недостатък на клиновите шпонки е, че внасят допълнителен ексцентрицитет между
вала и главината.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
23
Шпонкови ненапрегнати, зъбни, профилни и щифтови съединения
ІІ-ра част - Съдържание
Шпонкови ненапрегнати съединения –
Определение и видове,
Изчисляване.
Зъбни (шлицови) съединения –
Определение,
Предназначение,
Видове и конструкция,
Предимства и недостатъци,
Якостно изчисляване.
Профилни съединения.
Щифтови съединения –
Предназначение и видове;
Изчисляване,
Примери за приложение
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
24
Шпонкови ненапрегнати съединения – Определение
Фиг.3.1.
Състоят се (фиг.3.1.) от вал 2, шпонка 1 и главина 3.
Служат за предаване на въртящ момент.
Не са предназначени за поемане на аксиални сили.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
25
Шпонкови ненапрегнати съединения – Видове
Фиг.3.2. Видове шпонки.
Фиг.3.3. Съединение със сегментна
шпонка.
Шпонковите ненапрегнати съединения се делят на такива с:
Сегментни шпонки - фиг.3.2-в, фиг.3.3;
Призматични шпонки – те биват със:
o
Закръглени краища – фиг.3.2-а и фиг.3.4-а;
o
Прави краища - фиг.3.2-б и фиг.3.4-б;;
o
С по един прав и закръглен край - фиг.3.1 и
фиг.3.4-в;
Фиг.3.4. Съединения с призматични шпонки.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
26
Шпонкови ненапрегнати съединения – Видове
Според предназначението си призматичните шпонки се делят на:
Обикновени – за предаване на въртящ момент – фиг.3.5;
Плъзгащи – за направляване на главината, закрепени са към главината - фиг.3.6;
Направляващи – за направляване на главината, шпонките са закрепени към вала -фиг.3.7;
Фиг.3.5.Обикновени
Фиг.3.6.Плъзгащи
Фиг.3.7.Направляващи шпонки
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
27
Шпонкови ненапрегнати съединения – шпонки и канали
Призматичните шпонки се изработват с правоъгълно сечение с отношение на височината към
широчината 1:1 за валове с малки диаметри, до 1:2 – за валове с големи диаметри.
Обикновените шпонки се поставят плътно в каналите.
Начини за изработка на каналите:
Тези във вала – чрез дискова или палцова фреза
съответно фиг.3.8 (отляво) и фиг.3.8 (отдясно);
Тези в главината – чрез протегляне или дълбане.
Обикновено шпонковите ненапрегнати съединения са
с една шпонка. При ниска товароносимост
се използват две шпонки през 180
;
или се увеличава дължината на главината и
шпонката.
Фиг.3.8.Изработване във вал на канали за
шпонка.
При две шпонки за изчисляване на всяка от тях се приема, че тя пренася ¾ от въртящия момент.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
28
Шпонкови ненапрегнати съединения – Предимства и недостатъци
Предимства:
Опростена конструкция;
Евтини за изработване;
Лесен монтаж и демонтаж.
Недостатъци:
Отслабват вала и главината;
Каналите
са
източници
на
концентрация на напрежения – фиг.3.9.
Фиг.3.9.Разпределение на напреженията в
шпонково съединение.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
29
Шпонкови ненапрегнати съединения – Изчисляване
Основен критерий на работоспособност – якостта им.
Въртящият момент
М
вър
се пренася чрез страничните страни на шпонката.
На смачкване
см
= 2
.М
вър
∕
(
d.l.k
)
[
см
] (3.1)
Където:
k
= 0,4
.h; l
– дължина на контактната
площ на шпонката. Оттук се определя
l.
На срязване:
ср
= 2
.М
вър
∕
(
d.b.l
1
.
)
[
ср
] (3.2)
Където:
l
1
– обща дължина на шпонката.
Оттук се определя
l
1
Фиг.3.10. Натоварване на шпонката.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
30
Шпонкови ненапрегнати съединения – Изчисляване, Допустими напрежения
При предаване на въртящ момент шпонката се стреми да се завърти в леглото си (фиг.3.10-б).
Фиг.3.11. Шестостенна шпонка
.
Против такова завъртане понякога се прилагат:
т.нар. шестостенни шпонки (фиг.3.11)
или призматичната шпонка се закрепва с винтове
към вала (фиг.3.7)
Сегментните (фиг.3.3) ненапрегнати шпонки се
изчисляват по същата методика както напрегнатите.
Материали и допустими напрежения
За материал на шпонката се използва валцувана стомана с якост на опън
В
600 MPa. За
специални шпонки се използват и легирани стомани.
Таблица 3.1. Допустими напрежения за материала на шпонката
[
см
],MPa
[
В
], MPa
натоварване
натоварване
Вид на
съединението
Материал на
главината
спокойно
ударно
спокойно
ударно
Неподвижно
стомана
150
80
120
54
Неподвижно
чугун
80
27
-
-
Подвижно
стомана
50
20
-
-
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
31
Зъбни (шлицови) съединения – Определение, предназначение , видове…
Фиг. 3.12. Зъбно съединение.
Зъбните (шлицовите) съединения се образуват с помощта
на надлъжни по оста на вала издатини (зъби, шлици) и
съответни падини (канали) в главината (фиг.3.12).
Работните повърхности са страничните стени на зъбите.
Служат:
за предаване на въртящ момент
за осеви направляващи
Видове според формата на напречното сечение на зъба:
Фиг.3.13. Форма на шлиците.
С
правоъгълни зъби
– фиг.3.13-а;
С
еволвентни зъби
– фиг.3.13-б;
С
триъгълни зъби
– фиг.3.13-в.
В зависимост от диаметъра на вала, броя на
зъбите и височината им според БДС 1082-64
са стандартизирани три серии –
лека
,
средна
и
тежка.
Най-широко разпространени са тези с правоъгълни шлици – от 80% до 90%.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
32
Зъбни (шлицови) съединения – Определение, предназначение , видове…
Начини на осигуряване на центроването на вала-главина при съединенията с правоъгълни зъби:
Фиг. 3.14. Центровка на зъбно съединение.
По страничните стени
(фиг.3.14-
а
) –
осигуряват най-добро разпределение на
натоварването, но не и точна центровка
(съосност). Приложение – при предаване на
големи въртящи моменти и при ниски
скорости на въртене;
По външния диаметър на вала и
страничните стени на зъбите
(фиг.3.14-
б
)
– 80% от всички зъбни съединения са по тази
схема. Приложение – при повишени
изисквания за съосност обусловени от
кинематични и динамични условия на работа.
По вътрешния диаметър на главината и
страничните стени на зъбите
(фиг.3.14-
в
).
Приложение – при повишени изисквания за
съосност обусловени от кинематичните и
динамичните условия на работа.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
33
Зъбни (шлицови) съединения – Определение, предназначение , видове…
Еволвентни зъбни съединения
– фиг.3.15.
Те са най перспективни,
Имат проста технология (комплект фрези с прав
режещ ръб за нарязване на валовете, протяжки за
главината (протяжките тук са малко по-скъпи от тези
за правоъгълните).
Осигуряват висока товароносимост (поради
одебеляване на зъба в основата и ниското ниво на
концентрации на напреженията);
Центроването става по еволвентната повърхност
(фиг.3.15-а) , рядко – и по външния диаметър на
вала (фиг.3.15-б).
а
б
Фиг.3.15. Центроване на
евелвентни зъбни съединения
При използване на еволвентно зъбно
съединение за зъбен съединител се
прилагат зъби с дъгообразна форма, за
осигуряване на ъгловите отклонения на
осите на съединяваните валове
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
34
Зъбни (шлицови) съединения – Определение, предназначение , видове…
Рифелово (ситно зъбно)
съединение (фиг.3.16) - това е ситно зъбно неподвижно съединение с
триъгълен профил.
Фиг.3.16. Рифелово (ситно зъбно) съединение.
Използва се
за неподвижни зъбни съединения
при малък въртящ момент
Прилага се често в мотоциклети, мотопеди и
велосипеди - например при закрепване на
манивелата.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
35
Зъбни (шлицови) съединения – Предимства и недостатъци
Предимства:
Добро радиално центроване и осово направляване;
Намален брой детайли в съединението;
При еднакви габарити с шпонковото позволяват по-голям въртящ момент
М
вър
;
Висока надеждност при реверсивни и динамични натоварвания;
Валът се отслабва незначително и якостта му е равна на гладък вал с диаметър равен на
вътрешния;
Малка осова дължина на главината е достатъчна за пренасяне на въртящия момент.
Недостатъци:
По сложна технология и по-висока цена в сравнение с шпонковите.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
36
Зъбни (шлицови) съединения – Изчисляване
Основният критерий за изчисляване е якостният.
Основното изчисление е на смачкване, като има и проверочни изчисления на огъване и срязване
на сечението А-А в основата на зъба.
Фиг.3.17.
Натоварването на един зъб е:
Р
вър
= (2
.М
вър
)
∕
(
D
ср
.
.z
) (3.3)
Където :
=
0,7
0,8 е коефициент на неравномерно
разпределение на натоварването по зъбите;
D
ср
= (
D + d
)
∕
2 -
среден диаметър ;
z
– брой зъби.
Изчисление на смачкване:
см
= 2
.М
вър
∕
(
D
ср
.
.z.А
см
)
[
см
] (3.4)
Където:
А
см
– площ на смачкване.
За правоъгълни зъби:
А
см
=
[(
D – d
)
∕
2 – 2
.c
].
l
p
(3.5)
За еволвентни зъби:
А
см
=
0,8.
m.l
p
(3.6)
Като:
m
– модул на зъбното еволвентно съединение;
l
p
–
работна аксиална дължина.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
37
Зъбни (шлицови) съединения – Изчисляване
Фиг.3.17.
Изчисление на огъване (проверочно):
ог
=
М
ог
∕ W
ог
[
ог
]
Като заместим горе с – виж формула (3.3):
М
ог
=
P.h
= (2.
М
вър
∕D
ср
)
.h
;
W
ог
=
(
l
p
.b
2
)
∕
6;
се получава (
b
e ширина на зъба – виж фиг.3.14):
ог
= (12.
h. М
вър
)
∕
(
.z.l
p
.b
2
.D
ср
)
[
ог
] (3.7)
Изчисление на срязване (проверочно):
ср
=
Р ∕ l
p
.b =
(2
.М
вър
)
∕
(
D
ср
.
.z.l
p
.b
)
[
ср
] (3.8)
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
38
Зъбни (шлицови) съединения – Допустими напрежения и материали
Валовете и главините се изработват от средновъглеродни и легирани стомани с
В
= 500 MPa,
като допустимите напрежения зависят от вида на съединението и термообработката на
контактните повърхнини:
При неподвижно съединение и незакалени контактни повърхнини:
o
[
см
] = 80
100 MPa
При неподвижно съединение и закалени контактни повърхнини:
o
[
см
] = 120
200 MPa
При подвижно съединение и закалени контактни повърхнини:
o
[
см
] = 10
20 MPa
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
39
Профилни съединения – общи сведения
Фиг.3.18.
За да се избегнат недостатъците на зъбните съединения, свързани
най-вече с концентрацията на напрежения в ъглите на каналите,
фирмата „Краузе”-Виена е предложила триъгълен профил със силно
заоблени върхове – т.нар. „
К
” профил (фиг.3.18 ).
Предимства: -
няма концентратори на напрежения; добра
центровка на елементите.
Недостатъци
– изисква специален измерителен инструмент
(шаблон) за контрол на предписаните размери на шийката на вала и
на отвора
Големината на въртящия момент в N.m, която съединението с
К-
профил може да придаде е:
М
върmax
= 3
.e.m.p.L
където:
e
и
m
са размери показани на фиг.3.18 в m;
L
– аксиална дължина на съединението, m;
p
– средното налягане между вала и главината, Pa; като:
p
= 40
60 МРа
за главина от чугун;
p
= 70
100 МРа
за главина от стомана.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
40
Профилни съединения – общи сведения
Фиг.3.19.
В Русия е предложено безшлицово профилно съединение с профил
затворена циклична крива (фиг.3.19), при която разстоянието между
кои да е две успоредни тангенти е постоянно.
Този профил се нарича еквидистантен.
Неговото предимство пред
К
-профила е, че може да се измерва и
контролира с обикновени (универсални) измерителни инструменти
за кръгли шийки (валове) и отвори.
Точното изчисление на това съединение на товароносимост е
сравнително сложно.
Приложението им е все още ограничено.
Отдясно
са
показани
други
варианти
на
безшлицови
профилни
съединения (фиг.3.20).
Фиг.3.20
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
41
Щифтови съединения – предназначение, видове
Основен елемент е щифтът – цилиндрично или тяло във вид на
издължен пресечен прав конус фиксиращо два други детайла.
Служат основно за:
фиксиране на точното взаимно положение на две части (фиг.
3.21-а, б, в, г);
за пренасяне на малки натоварвания (сили и въртящи моменти)
(фиг. 3.21-д);
като щифт-шпонка
като предпазващо звено, което се разрушава (срязва се) при
претоварване – използва се при предпазни съединители.
Намерили са доста широко приложение.
Фиг.3.21.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
42
Щифтови съединения – предназначение, видове
Фиг.3.22. Видове щифтове
Делят се на две основни групи:
Гладки – фиг. 3.22-а,б
o
Цилиндрични - фиг. 3.22-в
o
Конусни - фиг. 3.22-а
Пружиниращи (жлебови)
o
С израстъци - фиг. 3.22-б
o
Жлебови - фиг. 3.22-г
o
Тръбни гладки - фиг. 3.22-д
Жлебовите се получават от гладките след
пресоване по дължината им на три канала с
триъгълна форма и променлива дълбочина.
Тяхното предимство е, че не се налага точна
обработка на отвора (както е при гладките
щифтове). При набиване ръбовете на каналите
се деформират еластично.
Фиг.3.22. Жлебови щифтове
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
43
Щифтови съединения – изчисляване
Основен критерий на работоспособността е якостният.
Видът на изчислението най-често зависи от конкретната схема на натоварване – на огъване, на
срязване, на смачкване.
Примери за изчисляване :
Изчисление на жлебови щифт подложен на огъване
Фиг. 3.23.
Изчисление на огъване
ог
ог
ог
ог
ог
с
d
.
h
.
P
.
W
М
3
32
,
където
с
ог
=1,2 за жлебови стоманен щифт.
Изчисляване на най-малката необходима дълбочина на
набиване
за жлебови щифт въз основа на допустимото
контактно налягане между щифта и отвора:
М
зап
= 2.[(½)
.p.
(
t
∕ 2)
.d
]
.
(
t
∕ 3) =
p.
[(
t
2
.d
) ∕ 6] запъващ момент
М
О
=
P.
[
h
+ (
t ∕
2)]
P.h
–момент на натоварващата сила
Р
От изискването
М
О
М
зап
следва условието:
P.h
[(
t
2
.d
) ∕ 6]
.
{[
p
] ∕
с
р
}
Където
с
р
е корекционен коифициент (
с
р
= 1,4 за стоманен
отвор,
с
р
= 1,7 за чугунен; [
p
] –допустимо налягане
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
44
Щифтови съединения – изчисляване
Изчисление на щифтове на срязване
Трябва да се вземе под внимание броя сечения, по които може да се извърши срязването
Едносрезно
натоварване на щифта
Фиг.3.24
Двусрезно
натоварване на щифта
Фиг.3.25
Изчисление:
ср
=
P
∕
A
= (4
.P
) ∕(
.d
2
)
[
ср
] ∕
с
ср
Изчисление:
ср
=
P
∕(2.
A
) = (2
.P
) ∕(
.d
2
)
[
ср
] ∕
с
ср
Където [
ср
] е допустимо напрежение на срязване на щифта,
с
ср
– корекционен коефициент ( за
стомана
Ст
45,
А
12 и т.н.
с
ср
= 1,2),
А
= (
.d
2
) ∕4 - площ на напречното сечение на щифта.
Машинни елементи – Лекция 02
Лекция 02
–
Разглобяеми съединения – клинови, шпонкови, шлицеви, профилни, щифтови.
45
Щифтови съединения – изчисляване
Изчисляване на цилиндричен щифт работещ като шпонка
- фиг.3.26 (предава въртящ
момент
Т=М
вър
от вала към главината)
Фиг.3.26.
Щифтът е подложен на смачкване на всяка
половина от страничната повърхност на щифта
и на срязвана по надлъжното му сечение.
На смачкване
(периферна сила
R
=
Т
∕
(
d
в
∕
2) =
2
.T
∕
d
в
,
площ на смачкване
A
см
= d
щ
.l ∕ 2
)
см
=
R
∕
A
см
= (4
.T
) ∕(
d
щ
.l.d
в
)
[
см
]
На срязване
(площ на срязване
A
ср
= d
щ
.l
)
ср
=
R
∕
A
ср
= (2
.Т
) ∕(
d
щ
.l.d
в
)
[
ср
]
Методиката за осигуряване на необходимата стегнатост
между цилиндричен гладък щифт
и отворите, в които е поставен е същата както при пресовите съединения.