Клеммовые соединения Исполнитель

Клеммовые соединения

Цель занятия:  изучить клеммовые    соединения, овладеть навыками

расчета на прочность.

План:

1. Конструкция и применение

2. Расчет на прочность.

Опорные слова:  детали, конструкция,  два типа клеммовых соединений, достоинства клеммового соединения, прочность,   клемма, форма.1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ

{spoiler=Подробнее}

Клеммовые соединения применяют для закрепления деталей на валах и осях, цилиндрических колоннах, кронштейнах и т. д. Один из примеров клеммового соединения (закрепление рычага на валу) изображен на рис .

По конструктивным признакам различают два основных типа клеммовых соединений: а) со ступицей, имеющей прорезь; б) с разъемной ступицей

Разъемная ступица несколько увеличивает вес и стоимость соединения, но при этом становится возможным устанавливать клемму

 в любой части вала независимо от формы соседних участков и от других расположенных на валу деталей.

При соединении деталей с помощью клемм использует силы трения, которые возникают от затяжки болтов. Эти силы трения позволяют нагружать соединение как моментом (М = Рl), так и осевой силой S. Ранее отмечалось, что передача нагрузки только за счет сил трения недостаточно надежна. Поэтому не рекомендуют применять клеммовое соединение для передачи больших нагрузок.

К достоинствам клеммового соединения относятся простота монтажа и демонтажа, сомопредохранение от перегрузки, а также возможность перестановки и регулировки взаимного расположения деталей как в осевом, так и в окружном направлениях (регулировка положения рычагов и тяг в механизмах управления и т. п.).

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

В зависимости от выполнения соединения при расчете можно рассмотреть два предельных случая.

Первый случай. Клемма обладает большой жесткостью, а посадка деталей выполнена с большим зазором. При этом можно допустить, что контакт

деталей происходит по линии, а условие надежности соединения

Fd = Nfd ≥ M ;  2F = 2Nf ≥ S

где N-реакция в месте контакта ; S – осевая сила; f – коэффициент трения.

         По условию равновесия любой половины клеммы  N = 2P_зат,

  где P_зат – сила затяжки болтов.

  Подставим значения N найдём :

2P_затfd ≥ M

4P_затf ≥ S

Второй случай Клемма достаточно гибкая, форма сопрягаемых деталей сторго цилиндрическая, зазор соединении близок к нулю. В этом случае можно полагать, что давление p распределено равномерно по поверхности соприкосновения деталей, а условия прочности соединения выражаются в виде

По аналогии рассматриваем равновесие полуклеммы, записываем

 После подстановки и сокращения получаем

P_затfd ≥ M

                                        2P_затf ≥ S

Таким образом, нагрузочные способности для двух предельных случаев относятся как 2/. Первый случай является самым неблагоприятным, а второй — наиболее рациональным с точки зрения потребной величины затяжки болтов.

ледует заметить также, что наличие больших зазоров в соединении может привести к разрушению клеммы от напряжений изгиба. Практически конструкция с большими зазорами является дефектной.

В современном машиностроении размеры деталей клеммового соединения выполняют под посадку или  (скользящая посадка второго или третьего класса точности). При таких посадках обеспечивается свободная сборка деталей без излишних зазоров.

Это дает основание рассматривать условия работы практически выполняемых клеммовых соединений как средние между двумя рассмотренными выше крайними случаями и рассчитывать их прочность по формулам:                                                             2,5P_затfd ≥ M;

5P_затf ≥ S

Расчет клеммового соединения с односторонним расположением болтов принято выполнять по последним формулам . При этом условно полагают, что функции второго болта соединения выполняет сам материал рычага. Действительно, если верхний болт в конструкции приварить к деталям, то условия работы клеммы и нижнего болта не изменятся, а конструкция будет подобна конструкции, изображенной на рис.

Для определения потребной силы затяжки болтов преобразуем формулы к виду          

При совместном действии М и S сдвигающей силой на поверхности контакта будет равнодействующая осевой силы S и окружной силы

P_M = 2M/d .Для такого случая

 В формулах z — число болтов, расположенных с одной стороны вала,

K = (1,3 ¸ 1,8) — коэффициент надежности соединения. Коэффициент трения для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки, можно выбирать в пределах , f»0,15 ¸ 0,18.

Вывод: изучив данную тему, студенты получили основные сведения   о клеммовых соединениях, их особенностях и области применения.

Контрольные вопросы:

1-         В каком случае применяют клеммовые соединения?

2-         Два основных типа клеммовых соединения?

3-         Какие силы используют при клеммовом соединении?

4-         Достоинства клеммового соединения?

{/spoilers}