Файл: Opnejhpnbmheeumnknch eqjhuopn0eqqnb qanpjhopnejhpnbmheeumnknch eqjhu.pdf

36
затяжки
Q
3
должно удовлетворять условию плотности (нераскры- тия) стыка при воздействии на соединение внешней силы
Р
н
:
),
1
(
3
F
J

˜
H
P
Q
где
 – запас по плотности;  – коэффициент основной нагрузки
(
 = 0,2–0,4).
Рис. 1.17. Схема последовательности затяжки гаек группового резьбового соединения
Запас по плотности составляет 1,25–2 для постоянных нагру- зок; 2,5–4 для переменных нагрузок. По условиям герметичности
 = 1,25–2,5 при мягких прокладках;  = 2,5–3,5 при плоских ме- таллических прокладках.

37
Напряжение затяжки
),
1
(
1 3
F
J
V

F
P
H
где
F
1
– площадь сечения болта (шпильки) по внутреннему диа- метру
d
1
Верхний предел

3
принимают для ответственных силовых соединений

3
= (0,6–0,7)
; для обычных крепежных деталей

3
= (0,7–0,8)

Т
, где

Т
– предел текучести материала болта.
Прикладываемый при затяжке крутящий момент
М
кл
(момент на ключе) пропорционален усилию затяжки
Q
3
:
,
3 2
3 2
)
(
2
T
T
ɤɥ
f
D
Q
tg
d
Q
Ɇ

c

U
E
где
d
2
– средний диаметр резьбы;
 – угол подъема резьбы;  – угол трения в резьбе;
D
Т
– приведенный диаметр окружности действия сил трения на опорной поверхности гайки;
 – коэффициент тре- ния на опорной поверхности гайки.
Угол трения
 = arctg 
р
, где

р
– приведенный коэффициент трения в резьбе:
,
2
cos
D
p
p
f
f
c где

р
– коэффициент трения в резьбе;
 – угол профиля резьбы.
),
(
3 1
2 2
0 2
3 0
3
d
D
d
D
D
T


где
D, d
0
– наружный и внутренний диаметры опорной кольцевой поверхности гайки соответственно.
Для крепежных резьб с углом профиля
 = 60
2
)
58
,
0 16
,
0
(
3 2
3
T
T
P
H
ɤɥ
f
D
Q
f
d
P
Q
Ɇ

˜

По результатам определения
Q
3
и
М
кл
выбирают сборочный инструмент и контролируют качество резьбового соединения. На- ибольшее распространение получили методы контроля, основан- ные на измерении одного из следующих параметров:
 крутящего момента;
 угла поворота гайки или головки болта;
 удлинения болта (шпильки).
Затяжку
с контролем момента затяжки рекомендуется выпол- нять при сравнительно коротких болтах и шпильках (l/d < 6).

38
Для ограничения крутящего момента при ручной затяжке применяют предельные и динамометрические ключи. При ис- пользовании механизированных инструментов
М
кл контролируют с помощью встраиваемых предельных устройств (фрикционных, шариковых, зубчатых и других муфт), которые отключаются при достижении заданного момента
М
кл
. Более точны динамометри- ческие ключи, где момент затяжки измеряют, определяя деформа- цию изгиба или кручения упругого элемента ключа.
Затяжка
с контролем угла поворота гайки обеспечивает бо- лее точную величину затяжки. Вначале гайки (винты) затягивают обычными ключами в определенной последовательности для «оса- живания» деталей. Такую затяжку следует провести два-три раза для смятия неровностей. Затем гайки отвертывают и вновь навер- тывают до соприкосновения с деталью. После этого ведут затяжку с помощью ключа, а угол поворота гайки контролируют с помо- щью накладного градуированного диска. Величина угла

Р
рассчи- тывается по формуле
),
(
360 3
ɞ
ɛ
P
P
Q
O
O
M

где

б
,

д
– коэффициенты податливости болта и стягиваемой дета- ли соответственно;
Р – шаг резьбы.
,
ɛ
ɛ
ɛ
ɛ
F
ȿ
l
˜
O
где
l
б
– длина болта или шпильки между опорными плоскостями;
Е
б
– модуль упругости материала болта;
F
б
– площадь поперечного сечения болта.
,
ɞ
ɞ
ɞ
ɞ
F
ȿ
l
˜
O
где
l
д
– толщина стягиваемых деталей;
Е
д
– модуль упругости стя- гиваемых деталей;
F
д
– площадь деформируемого поперечного се- чения деталей.
Контроль
затяжки по удлинению болта (шпильки) применяют для ответственных соединений. Величина удлинения болта рас- считывается по формуле
3
ɛ
ɛ
ɛ
F
ȿ
l
Q
l
˜
˜
'
Способ непосредственного измерения удлинения резьбовой детали обычно применяют, когда эта деталь имеет значительную длину. Для этого используют контрольные устройства с индикато- рами часового типа. Для этой цели в конструкции изделия должны

39
быть предусмотрены специальные измерительные базы или воз- можность крепления измерительных приборов.
В случае возникновения трудностей контроля удлинения с по- мощью непосредственных измерений применяют способы кон- троля, основанные на использовании полых болтов и различных мерных элементов (рис. 1.18).
Рис. 1.18. Схемы контроля силы затяжки по удлинению болта и деформации специальных тарированных шайб
На рис. 1.18,
б представлена конструкция болта (шпильки), имеющего по оси отверстие, соответствующее длине деформируе- мой части. В это отверстие помещают контрольный стержень, дли- ну которого подбирают таким образом, чтобы при полной затяжке торец стержня был заподлицо с торцом болта (шпильки). При этом

40
способе силу затяжки оценивают как в процессе сборки, так и во время эксплуатации. При контроле силы затяжки предусматрива- ют специальную пластичную мерную шайбу 1 (рис. 1.18,
в), уста- навливаемую между двумя обычными шайбами. Гайку затягивают до тех пор, пока зазор

3
не будет полностью устранен, и контроль- ное кольцо 2 не окажется зажатым.
На рис. 1.18,
г показана тарированная шайба специального профиля. В процессе затяжки гайки шайба упруго деформируется, в результате чего происходит устранение первоначального зазора

3
, о чем свидетельствует резкое увеличение момента затяжки (из-за увеличения момента трения на торце гайки). На рис. 1.18,
д и е по- казаны другие конструкции, обеспечивающие точную затяжку по аналогичному принципу.
Эффективны такие методы контроля усилия затяжки, как пневмотензометрический, тензометрический и др. [43]. Сравни- тельная оценка способов затяжки резьбовых соединений приведе- на в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Показатели способов затяжки резьбовых соединений
Способ контроля затяжки
Точность, %
Относительная стоимость
1. Вручную
 35 1
2. По моменту динамометрическим ключом
 25 1,5 3. По углу поворота гайки
 15 3
4. По деформации индикаторных шайб
 10 7
5. По удлинению болта
 3… 5 15 6. По удлинению болта с помощью тензодатчиков
 1 20

41
размеров с посадками N/h и P/h запрессовывают с помощью прес- сов или струбцин.
В паз охватывающей детали шпонку устанавливают с помощью прессов в специальных приспособлениях (рис. 1.19).
Рис. 1.19. Установка шпонки в охватывающую деталь
Правильная сборка соединений со шпонками в значительной мере обеспечивает работоспособность и надежность работы изде- лия. Смещение и перекос осей шпоночных пазов на валу и втулке, увеличенные зазоры в соединении являются причинами наруше- ния распределения нагрузок, смятия и разрушения шпонки.
В серийном производстве допускается подбор шпонок и при- гонка по ширине паза, в массовом сборку ведут по принципу час- тичной или полной взаимозаменяемости.
ɛ)
ɚ)
ɜ)
Рис. 1.20. Схемы контроля соединений со шпонками
В процессе сборки проверяют:
 плотность посадки шпонок в пазах вала с помощью щупов или по краске;
 высоту выступающей части шпонки (рис. 1.20,а);
 параллельность боковой поверхности шпонки оси вала
(рис. 1.20,
б);

42
 взаимное расположение шпонок на валу (рис. 1.20,в). По- казания индикатора при перестановке прибора на другую сторону вала в случае симметричного расположения шпонок должны быть такими же.
1.5.3. Шлицевые соединения
Соединение деталей по шлицам позволяет обеспечить более точное центрирование и повышенную прочность по сравнению со шпоночным соединением.
В зависимости от применяемой посадки центрирующих повер- хностей шлицевые соединения можно отнести к тугоразъемным, легкоразъемным и подвижным.
Сборку соединений начинают с осмотра состояния сопряга- емых поверхностей на контроль наличия забоин, задиров или за- усенцев.
В легкоразъемных и подвижных соединениях охватываю- щие детали устанавливаются на предварительно установленные в приспособлении охватываемые детали под действие неболь- ших усилий или от руки. Усилия создаются прессами или спе- циальными приспособлениями. Применение молотков не ре- комендуется во избежание перекосов в соединениях. Сборку тугоразъемных соединений выполняют с помощью прессов.
При больших натягах охватывающую деталь перед запрессовкой нагревают до 80–120° С.
После сборки проводится контроль следующих параметров:
–
торцового биения охватывающей детали;
–
радиального биения охватывающей детали;
–
свободы перемещения охватывающей детали вдоль оси вала и в тангенциальном направлении в подвижных соеди- нениях.
В тяжело нагруженных соединениях проверяют площадь кон- такта на боковых поверхностях шлицев с помощью краски.
1.5.4. Штифтовые соединения
Соединения с помощью штифтов различной конструкции
(рис. 1.21) применяют для точной фиксации составных частей из- делия между собой. Штифты устанавливают с натягами по посад- кам от H/j s до H/s.
Постановка штифтов происходит в следующем порядке.
1.
Установка сопрягаемых деталей с выверкой их относитель- ного расположения и скрепление их болтами, винтами или струб- цинами в рабочем положении.

43
2. Совместная обработка отверстий под штифты в сопряга- емых деталях – сверление, зенкерование, развертывание. В ряде случаев возможно предварительное сверление у каждой из деталей до их сборки.
3. Постановка штифтов в отверстия с помощью молотка и оправки (рис. 1.22).
Рис. 1.21. Типы штифтов, применяемых при установке деталей на плоскостях

44
Рис. 1.22. Запрессовка штифтов оправкой
1.5.5. Сборка неподвижных неразъемных соединений
с гарантированным натягом
Соединения с гарантированным натягом по способу получе- ния нормальных напряжений на сопрягаемых поверхностях услов- но делят на продольно-прессовые и поперечно-прессовые.
При
продольно-прессовом соединении (рис. 1.23) охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовы- вается в охватываемую с натягом, в результате чего возникают силы трения, обеспечивающие относительную неподвижность деталей.
Сборку с запрессовкой деталей применяют при обеспечении посадок от H/k до H/s. Разрабатывая технологию сборки таких со- единений, определяют величины сил запрессовки и выпрессовки.
Усилие запрессовки может быть найдено по формуле
,
p
L
d
f
P
ɁȺɉ
ɁȺɉ
˜
˜
˜
˜
S
где

ЗАП
– коэффициент трения при запрессовке;
d – диаметр охва- тываемой детали по поверхности сопряжения;
L – длина запрес- совки;
р – удельное давление на поверхности контакта.

45
Рис. 1.23. Схема продольно-прессового соединения
Удельное давление
р, кгс/мм
2
можно определить по формуле
,
)
(
10 1
2 2
1 1
3
E
C
E
C
N
d
p
p

˜
˜

где
N
Р
– расчетный натяг в мкм;
Е
1
,
Е
2
– модули упругости матери- алов охватываемой и охватывающей деталей.
C
;
2 2
2 2
2 2
1 2
0 2
2 0
2 1
P
P






d
D
d
D
d
d
d
d
C
Здесь
d, d
0
,
D – размеры деталей (рис. 1.23); 
1
и

2
– коэффи- циенты Пуассона для материалов деталей 1 и 2.
Если вал сплошной, то
d
0
= 0 и d
0
/d = 0. В случае когда охваты- вающая деталь выполнена в виде плиты,
d/D = 0.

46
Коэффициенты трения

зап зависят от материалов деталей, ше- роховатости сопрягаемых поверхностей, наличия и характера смаз- ки. В процессе запрессовки следует применять индустриальные масла, смесь масла с графитом, дисульфидомолибденовую смазку, предохраняющие сопрягаемые поверхности от задиров, уменьшаю- щие усилие запрессовки, снижающие уровень вибраций прессов.
Коэффициенты трения при запрессовке с применением ин- дустриального масла И = 30А и материале охватываемой детали – сталь 30 приведены в табл. 1.3.
Гальванические покрытия (цинк, кадмий, медь, никель, хром) на сопрягаемых поверхностях повышают прочность соединения.
Силу выпрессовки обычно принимают на 10–15% больше уси- лия запрессовки.
Таблица 1.3
Значения коэффициентов трения
Материал охваты- вающей детали
f
3АП
Материал охваты- вающей детали
f
3АП
Сталь 30, 50
Чугун
Сплавы магниевые и алюминиевые
0,054–0,22 0,07–0,13 0,02–0,06
Бронза, латунь
Пластмасса
0,05–0,1 0,54
По результатам расчетов принимают устройства для запрессов- ки (рис. 1.24). Пресс должен развивать усилие больше расчетного в 1,5–2 раза. Кроме того, во внимание принимаются габаритные размеры изделия, экономичность запрессовки.
Качество выполнения соединений (несущая способность, требуемое расположение деталей) зависит от базирования дета- лей, особенно в начальный период выполнения соединений. Для правильной ориентации деталей необходимо применять ориенти- рующие элементы – оправки (рис. 1.25), заходные фаски с опти- мальным углом 10
, заходные пояски. Операции запрессовки вту- лок, особенно с тонкими стенками, во избежание их деформации целесообразно выполнять с помощью оправок, центрирующихся в отверстии (рис. 1.25,
а). Нижняя часть стержня 1 оправки имеет диаметр, равный диаметру отверстия (посадка скольжения), в ко- торое должна быть запрессована втулка.
В ряде случаев направление деталям при запрессовке удобно придавать путем базирования охватывающей и охватываемой де- талей на оправках приспособления (рис. 1.25,
б) или в специальной направляющей стойке (рис. 1.25,
в). Очень важно, чтобы сила за- прессовки действовала по оси запрессовываемой детали.