Лекции для студентов

Детали машин (курс лекций, часть 4)

Страница 8 из 16

Лабораторная работа 2.3

Испытание клеммовых соединений

Цель работы экспериментальное исследование зависимости осевого усилия, воспринимаемого клеммовым соединением, от усилия затяжки болта F_3.

Краткие теоретические сведения

Клеммовые соединения

Клеммовое соединение (рис 2.8) представляет собой разъемное соединение, основанное на действии сил трения, соединение, в котором между ступицей (для краткости клеммой) и валом необходимое нормальное давление создается затяжкой болтов (винтов, шпилек) [1, 2, 3].

Рис.2.8. Нормальное давление в клеммовом соединении

Клеммовые соединения допускают постановку деталей в любом угловом положении, в любом положении по длине гладкого участка вала. Вал не ослабляется шпоночной канавкой, шлицами, как в шпоночном или шлицевом соединении.

На рис. 2.9 показаны клеммовые соединения с разъемной (рис. 2.9, а) и разрезной (рис. 2.9 , б) ступицами.

Соединения с разъемной ступицей сложнее, их применяют при необходимости монтажа без снятия других деталей, расположенных на валу.

Клеммовые соединения нагружаются осевой силой F_a, крутящим моментом T, а также одновременно силой и моментом.

Если клеммовое соединение нагружается осевой силой F_a, то уравнение прочности, т.е. неподвижности ступицы относительно вала, запишется в виде

где F_a — осевая сила; — суммарная, нормальная к поверхности вала сила со стороны полуступицы; f — коэффициент трения.

а б

Рис. 2.9. Клеммовые соединения: а — с разрезной ступицей; б — с разъемной ступицей

Если клеммовое соединение нагружается крутящим моментом Т, то уравнение прочности имеет вид

(1)

где d — диаметр вала.

При одновременном действии крутящего момента и осевой силы, сдвигающая сила определяется как равнодействующая окружной силы от момента и осевой силы F_a

,

и уравнение прочности запишется по этой равнодействующей:

(1а)

В данной работе проводится экспериментальное исследование зависимости осевой силы от силы затяжки , т. е. при нагружении клеммового соединения осевой силой.

Величина а следовательно, и закон распределения давления по окружности, зависит от характера соединения клеммы с валом при одном и том же усилии затяжки болта .

Для теоретических расчетов рассматриваются следующие три основных случая распределения давления (все случаи являются аппроксимацией фактического распределения давления).

1. Клемма обладает большой прочностью, а посадка деталей выполнена с большим зазором или же отверстие имеет эллиптическую форму (рис. 2.10). Наиболее наглядно это видно при разъемной ступице (рис. 2.10, а). При этом можно допустить, что контакт деталей происходит на небольшом участке, проектирующемся практически в точку. Тогда сила трения для полуступицы