Автор: Пользователь скрыл имя, 03 Марта 2013 в 17:37, курс лекций
Курс «Детали машин» дает основы расчета на прочность и жесткость деталей машин общего назначения, учит выбирать материалы, дает правила конструирования с учетом технологии изготовления и эксплуатации машин.
· Изучаемые детали и узлы общего назначения делятся на три основные группы (на три основных модуля ):
1) механические передачи (фрикционные, зубчатые, червячные, винт-гайки, ременные, цепные);
2) детали и узлы, обслуживающие передачи (валы, подшипники, муфты и др.);
рис.3.11
рис.3.12
· Гаечные ключи. В зависимости от конфигурации гаек, головок болтов, винтов для их завинчивания и отвинчивания применяют различные конструкции ключей (рис. 3.13). Для шестигранных и квадратных гаек и головок болтов (винтов) применяют ключи, показанные на рис. 3.13, а - в, или разводные
ключи с регулируемым зевом. Круглые гайки со шлицами завинчивают и отвинчивают серпообразным ключом (рис. 3.13, г), гайки с отверстиями ( рис. 3.10, к) - рожковым ключом (рис. 3.13, д), винты со шлицами - с помощью отверток. При необходимости создать строго определенную силу затяжки гайки, болта или винта применяют специальные динамометрические ключи (рис. 3.13, е). В массовом производстве применяют пневматические или электрические ключи.
· Материалы для изготовления резьбовых изделий.
Болты, винты, шпильки, гайки общего назначения изготовляют из углеродистых и легированных сталей марок СтЗ, Ст4, Ст5, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 35Х, 50Х и др. Кроме сталей в технически обоснованных случаях для перечисленных резьбовых изделий применяют цветные металлы и сплавы (латунь, титановые и другие сплавы), неметаллические материалы (полиамиды, нейлон и др.).
Для тяжелонагруженных крепежных резьбовых изделий (болтов, винтов, шпилек, гаек) применяют стали марок 20ХН, 30ХНЗА, 40ХН2МА и др.
Плоские шайбы и детали гаечных замков изготовляют из сталей марок Ст1, Ст2, СтЗ, 0,8, 10, 15, 20, 25, пластмасс, полиамидов, текстолита и нейлона. Пружинные шайбы изготовляют из сталей марок 65, 70, 75, 65Г, 30X13, бронзы БрКМц 3-1 и др.
Для гаечных ключей чаще применяют Cталь 45. Для повышения прочности резьбовых изделий гаечные ключи подвергают соответствующей термической обработке или механическому упрочнению.
§ 15. ЗАКЛЕПОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
· Заклепочные соединения состоят из двух или нескольких листов или деталей, соединяемых (склепываемых) в неразъемную конструкцию с помощью заклепок ( рис. 3.15 ).
Заклепкой называют круглый стержень, имеющий сформированную закладную головку 1 ( рис. 3.16) на одном конце и формируемую в процессе клепки замыкающую головку 2 на другом его конце. Форма и размеры заклепок регламентированы стандартом.
Заклепочным швом называют соединение, осуществляемое группой заклепок ( рис. 3.17).
Отверстия под заклепки в деталях для получения заклепочного шва просверливают (реже продавливают). Заклепки поставляются как готовые изделия.
· Получают заклепочное соединение следующим способом. В отверстия соединяемых деталей вставляют заклепки
( рис. 3.16). Под закладную головку 1 устанавливают инструмент-поддержку. Специальной клепальной машиной или вручную (ударами молотка, кувалды) выступающий конец заклепки ( l1» 1,5 d3 ) осаживают обжимкой в замыкающую головку 2. Для стальных заклепок с dз£ 12 мм производят клепку вхолодную; с dз³ 12 мм с нагревом заклепки до температуры 1000… 1100° С. При горячем способе клепки обеспечивается более высокое качество заклепочного шва, так как после остывания стержня заклепки его длина сокращается, в результате чего соединяемые детали сжимаются, что препятствует относительному сдвигу деталей при воздействии нагрузок. Заклепки из цветных металлов и сплавов осаживают без нагрева вхолодную.
рис .3.14 рис.3.15 рис.3.16
· Достоинства и недостатки заклепочных соединений по сравнению с другими видами неразъемных соединений.
Достоинства: высокая надежность соединения; удобство контроля качества клепки; повышенная сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам; возможность соединения деталей из трудносвариваемых металлов.
Недостатки: сравнительно высокая стоимость и трудоемкость получения заклепочного соединения; повышенный расход материала для этого соединения (из - за ослабления соединяемых деталей отверстиями под заклепки требуется увеличение их толщины, применение накладок и т. п.); невозможность соединения деталей сложной конфигурации.
· Область применения. В настоящее время в связи с бурным развитием сварки заклепочные соединения имеют ограниченное применение (в конструкциях, для которых методы сварки и склеивания еще недостаточно разработаны или мало эффективны, а также в соединениях, работающих при больших вибрационных или ударных нагрузках). Большой объем клепано-сборочных работ производится при изготовлении летательных аппаратов. Некоторые самолеты имеют более миллиона заклепок. Заклепочные соединения находят применение в подъемно-транспортных машинах, в строительстве железнодорожных мостов, котлостроении и т. п.
Классификация заклепочных швов, конструктивные разновидности заклепок и их материалы
· Классификация. Заклепочные швы классифицируют: по назначению - прочные швы (мостовые и крановые фермы, самолеты и т. д.), обеспечивающие прочность соединения, и плотные швы (газопроводы, резервуары и т. п.), обеспечивающие прочность и герметичность;
по взаимному расположению склепываемых деталей - швы встык с одной или двумя накладками ( рис. 3.15) и швы внахлестку ( рис. 3.16); по числу рядов (для швов встык число рядов учитывается по одну сторону стыка) однорядные ( рис. 3.17) и многорядные (рис. 3.18): двухрядные, трехрядные (применяют не более шести рядов заклепок);
по расположению заклепок в рядах - параллельные (рис. 3.19) и шахматные (рис. 3.20) швы; по условиям работы (по числу плоскостей среза) - односрезные швы - с одной плоскостью среза в каждой заклепке ( рис.3.17, 3.19) и многосрезные - с несколькими плоскостями среза каждой заклепки (двухсрезные - рис. 3.15; 3.20).
рис. 3.17 рис. 3.18 рис. 3.19
· Основные типы заклепок. Выбор формы закладной головки зависит от назначения заклепочного шва. В швах, фебующих большой прочности и плотности, применяют заклепки с полукруглой головкой (рис. 3.21, а). Заклепки с потайной или полупотайной головкой (рис. 3.21, б, в) используют в том случае, когда выступающие закладные головки заклепок мешают перемещению каких-либо деталей или в случае больших гидродинамических и аэродинамических сопротивлений (в судостроении и самолетостроении). Заклепки с бочкообразной головкой (рис. 3.21, г) применяют там, где они омываются горячими газами, в топках парового котла и т. п.; в процессе эксплуатации головки обгорают и приобретают полукруглую форму, сохраняя необходимую прочность.Заклепки с широкой головкой (рис. 3.21, д) применяют для соединения тонколистовых (до 1,5 мм) материалов, трубчатые заклепки (рис. 3.21, е) - в слабонагруженных металлических соединениях, а также в соединениях неметаллических материалов (фибра и др.).В случае невозможности образования замыкающей головки обычными способами (в труднодоступных — «узких» местах) применяют взрывные заклепки (рис. 3.21, ж).
Заклепки изготовляют на высадочных автоматах холодным или горячим способом.
· Материалы. В качестве склепываемых материалов могут быть углеродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы, неметаллические материалы, применяемые в общем машиностроении. Заклепки изготовляют из низкоуглеродистых Cталей Ст2, СтЗ, Ст2кп, СтЗкп, 10, 15, Юкп, 15кп, легированной стали 12X18Н9Т, меди МЗ, латуни Л63, алюминиевых сплавов АД1, Д18, АМг5 и др.
§ 16. СВАРНЫЕ И КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
· Сварка - это технологический процесс получения неразъемного соединения металлических или неметаллических деталей с применением нагрева (до пластического или расплавленного состояния), выполненного таким образом, чтобы место соединения по механическим свойствам и своему составу по возможности не отличалось от основного материала детали. При соединении деталей с помощью сварки к расплавляемой области подволят присадочный материал, который заполняет свариваемое место (рис. 3.22). Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называют сварным швом.
При контактной сварке присадочный материал не применяют. Контактная сварка основана на использовании тепла, выделяющегося в месте соприкосновения свариваемых деталей (например, при прохождении через них электрического тока). Сварка производится с применением механического давления, под действием которого детали, предварительно нагретые в месте соединения (контакта) до пластического состояния или оплавления, образуют сварной шов.
· Сварным соединением называют неразъемное соединение деталей с ромощью сварных швов. Если в заклепочном соединении соединяющим элементом является заклепка, то в сварных - расплавленный металл, создающий при остывании неразъемное соединение. По сравнению с клепаными сварные конструкции обеспечивают существенную экономию металла и значительно низкую трудоемкость их изготовления.
Масса сварных конструкций при тех же габаритах значительно меньше клепаных (на 10…15%). Экономия металла достигается за счет использования полной площади сечения, а также возможности более рационального конструирования (например, применения стыковых соединений в тех случаях, когда при заклепочном соединении приходится применять накладки).
Достоинства: простота конструкции сварного шва и меньшая трудоемкость в изготовлении; значительное снижение массы конструкции при тех же габаритах; возможность соединения деталей любых форм; герметичность соединения; бесшумность технологического процесса сварки; возможность автоматизации сварочного процесса; сварное соединение дешевле заклепочного.
Недостатки: возникновение остаточных напряжений в свариваемых элементах; коробление деталей; недостаточная надежность соединения, при значительных вибрационных и ударных нагрузках.
· Область применения. В настоящее время сварные соединения почти полностью вытеснили применение заклепочных соединений. Сварка применяется для соединения элементов сосудов, испытывающих давление (резервуары, газгольдеры, котлы); для изготовления турбин, доменных печей, мостов, химической аппаратуры; с помощью сварки изготовляют станины, рамы и основания машин, корпуса редукторов, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики, барабаны и т. д.
Классификация и разновидности сварных соединений (швов)
· Классификация. Сварные швы классифицируют по следующим признакам:
- по назначению - прочные (обеспечивают передачу нагрузки с одного элемента на другой); прочно-плотные (обеспечивают передачу нагрузки герметичность соединения - непроницаемость для жидкостей и газов).
- по расположению сварного шва в пространстве (рис. 3.25) - нижнее; вертикальное, горизонтальное; потолочное. При всех прочих равных условиях нижний шов самый прочный, потолочный - наименее прочный (значения прочности указанных выше швов относятся как 1: 0,85: 0,9 : 0,8).
- по взаимному расположению свариваемых элементов различают следующие виды соединений - стыковые ( рис. 3.23, а); нахлесточные, лобовые ( рис. 3.26, а ); фланговые ( рис. 3.26, б ); с накладками (лобовые - рис. 3.27 и фланговые - рис. 3.26,б); тавровые (рис. 3.28, а, б); угловые (рис. 3.28 в, г); прорезные (рис. 3.29); пробочные (рис. 3.30). Стыковые соединения выполняют так называемыми стыковыми швами, а остальные (кроме пробочных) - угловыми.
рис. 3.22
рис. 3.24