Основные принципы проектирования Расчеты деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость Выполнение компоновочных чертежей редуктора Резьбовые соединения Расчет передач на сопротивление усталости

Детали машин Основные принципы проектирования

Цепная передача – механизм для передачи вращательного движения между параллельными валами с помощью жестко закрепленных на них зубчатых колес – звездочек и охватывающей их многозвенной гибкой связи с жесткими звеньями, называемой цепью. Цепные передачи находят широчайшее применение в различных подъемных (например, в многоковшовых элеваторах) и транспортирующих устройствах. Применение цепных передач в этих случаях упрощает конструкцию узлов машин, повышает их надежность и производительность. В этих устройствах применяются цепи самых разных конструктивных типов.

Расчет соединений при симметричном нагружении

Основная задача расчета – определение размеров деталей, исключающих повреждения или разрушения элементов соединения.

При действии нагрузки, симметричной относительно центра масс сечений заклепок, принимают, что она равномерно распределяется между всеми одиночными соединениями (заклепками и соединяемыми деталями).

Наиболее распространены повреждения заклепочных соединений, связанные со срезом заклепок, обрывом головок, смятием стенок отверстий, возникновением и развитием трещин вблизи отверстий, приводящих к разрушению листов.

Расчет заклепок

Разрушение стержня заклепки нахлесточного и стыкового соединений с одной накладкой происходит в результате среза по сечению, лежащему в плоскости стыка соединяемых деталей (рисунок 2.4, а; сечение показано волнистой линией). Такие соединения называются односрезными.

В соединениях с двумя накладками (рисунок 2.4, б) соединение может разрушиться путем среза по двум сечениям (показаны волнистыми линиями), совпадающим с плоскостями контакта накладок с соединяемыми деталями. Такие соединения называют иногда двухсрезными. При их расчете принимают, что сила, приходящаяся на одно сечение, вдвое меньше общей силы.

Для определения размеров заклепки проводят условные расчеты на срез и смятие. Для упрощения принимают, что стяжка пакета и трение на стыке листов отсутствуют, а вся внешняя нагрузка воспринимается заклепками. Приближенный характер расчетов учитывается при назначении допускаемых напряжений. Номинальные напряжения среза  (касательные напряжения) будут одинаковыми во всех точках сечения. Тогда условие прочности стержня заклепки по напряжениям среза будет иметь вид:

, (2.1)

где  – напряжение среза в плоскости рассчитываемого сечения, МПа;  – срезывающая сила, действующая в плоскости стыка, Н;  – число заклепок;  – число плоскостей среза;  – площадь среза одной заклепки, мм2;  – диаметр заклепки, мм; [] – допускаемое напряжение на срез, МПа.

а – односрезное; б – двухсрезное

Рисунок 2.4 – Схемы к расчету заклепочных соединений

Условие (2.1) при заданной нагрузке содержит три переменных проектирования. Задаваясь материалом (т.е. принимая заданным ) заклепки и числом заклепок в соединении, несложно определить требуемый диаметр:

. (2.2)

Смятием называют местное деформирование деталей в зоне их контакта. Смятие (упругопластическое обжатие) стержня заклепки может привести к преждевременному выходу из строя соединения, если заклепка изготовлена из менее прочного материала, чем соединяемые детали.

Действительные контактные напряжения, вызывающие смятие стержня заклепки, неравномерно распределены по его поверхности. При расчете на смятие принимают, что силы взаимодействия между соприкасающимися под нагрузкой деталями равномерно распределены по поверхности контакта и в каждой точке нормальны к этой поверхности. Силу взаимодействия, приходящуюся на единицу площади контактной поверхности, принято называть напряжением смятия.

Условие прочности по напряжениям смятия имеет вид:

, (2.3)

где  – расчетное напряжение смятия, МПа; F – сила, передаваемая соединением, Н; i – число заклепок (как и при расчете на срез, принимают, что все заклепки нагружены одинаково);  – расчетная площадь смятия, МПа;  – диаметр заклепки, мм;  – толщина соединяемых листов, мм; [] – допускаемое напряжение смятия, МПа.

Из допущения о характере распределения сил взаимодействия по поверхности контакта следует, что если контакт осуществляется по поверхности полуцилиндра, то расчетная площадь  равна площади проекции поверхности контакта на диаметральную плоскость (произведению диаметра цилиндрической поверхности на ее высоту).

Из условия (2.3) следует, что требуемый диаметр стержня заклепки

. (2.4)

Из двух найденных расчетами на срез и смятие по формулам (2.2) и (2.4) значений диаметра d заклепки принимают большее. Можно поступить другим образом: сначала по рекомендациям в зависимости от толщины соединяемых листов определить диаметр заклепок, а затем из условий прочности (2.1) и (2.3) – требуемое число заклепок.

Первый этап компоновки редуктора Компоновку обычно проводят в два этапа. Первый служит для приближённого определения положения зубчатых кол1с и звёздочек (шкивов) относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.

Проверка долговечности подшипников

Конструируем узел ведущего вала

Заклепочное соединение относится к неразъемным соединениям

Достоинства цепных передач: 1. Возможность передачи движения на достаточно большие расстояния (до 8 м). 2. Возможность передачи движения одной цепью нескольким валам. 3. Отсутствие проскальзывания, а следовательно, и стабильность передаточного отношения при уменьшенной поперечной нагрузке на валы и на их опоры. 4. Относительно высокий КПД (0,96…0,98 при достаточной смазке). Недостатки цепных передач: 1. Повышенная шумность и виброактивность при работе вследствие пульсации скорости цепи и возникающих при этом динамических нагрузок. 2. Интенсивный износ шарниров цепи вследствие ударного взаимодействия со впадиной звездочки, трения скольжения в самом шарнире и трудности смазки. 3. Вытягивание цепи (увеличение шага между шарнирами звеньев) вследствие износа шарниров и удлинения пластин. 4. Сравнительно высокая стоимость.
Критерии работоспособности и расчета