Определение вида распределения давленияв клеммовом соединении испытуемой установки Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 621.81

В.Н. Бельков, Н.В. Захарова

Омский государственный технический университет, г. Омск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КЛЕММОВОМ СОЕДИНЕНИИ ИСПЫТУЕМОЙ УСТАНОВКИ

Клеммовые соединения представляют собой фрикционные соединения по цилиндрической поверхности (рис.1). Они предназначаются для передачи крутящего момента и осевой силы. Конструктивно клеммы выполняет либо разъемными (рис.1 а), либо с прорезью (рис.1б). Относительному сдвигу ступицы 1 и вала 2 препятствуют силы трения на поверх-

8

ности контакта. Необходимое нормальное давление создается затяжкой винтов 3. При затяжке винта ступица деформируется. Условно полагают, что поворот верхней и нижней половины прорезной клеммы происходит относительно точки А (рис.1б), причем расстояния с от центра вала до оси болтов и до точки А равны.

Размеры ступицы выбирают из конструктивных соображений. Чем больше отношение наружного диаметра ступицы Б к диаметру вала ё, тем больше ее жесткость и требуется большая сила затяжки болтов для необходимой деформации ступицы. Ступица средней жесткости имеет

Б « (1,5 - 1,8)ё .

Закон распределения давления на вал по окружности (рис.1а, б, в) зависит от жесткости ступицы и вала, а также от величины начального зазора или натяга. Каждому закону распределения давления по окружности вала соответствует своя расчетная схема [1].

и»

На рисунке 1 а показана жесткая клемма с начальным зазором, нагруженная крутящим моментом Т, на рис.1б - жесткая клемма с нулевым зазором, нагруженная нецентральной сдвигающей силой Е, на рис. 1в - жесткая клемма с натягом, нагруженная осевой сдвигающей силой ¥х.

<Уа) ТN=2F0NfNf с с F0F0F0F0 e)F0F0cc N=2F0

CO

IV)

CL.

I *FFo6)A

и?

и?

О

Рис. 1. Виды распределения давления в клеммовом соединении

9

Три основных случая распределения давления определяют, какую осевую силу может передать клеммовое соединение в зависимости от затяжки болтов.

1. Давление на вал можно заменить сосредоточенной равнодействующей силой N (рис. 1а), поскольку оно распределяется на небольшом участке. Такое распределение возможно при жесткой ступице со значительным первоначальным зазором. Жесткой следует считать ступицу, наружный диаметр которой больше 1,8 диаметра вала ё.

Зависимость передаваемого соединением осевого усилия Гх от силы затяжки винтов будет выглядеть следующим образом:

Гх = 4 • г • / • Г0 , (1)

где / — коэффициент трения между втулкой и валом;

I - число болтов в ряду с одной стороны клеммы.

о

Рис. 2. Установка для определения вида распределения давления

в клеммовом соединении

10

В испытуемой клемме 2 =1. При выводе расчетной формулы условно считают, что клемма имеет всего 2*г болтов, т.е. что по обе стороны вала имеется по 2 болтов [1].

2. Давление на вал распределяется по косинусоидальному (серпообразному) закону (рис. 1б).

В этом случае формула Бх принимает вид:

При сравнении формул 2 и 1 видно, что изменился постоянный коэффициент (5,1 вместо 4). Распределение по серпообразному закону возможно при нежесткой ступице с первоначальным зазором пли при жесткой ступице без первоначального зазора (или с малым натягом).

3.Давление на вал распределяется равномерно (рис.1в).

Такое распределение возможно при жесткой ступице, установленной на вал с первоначальным натягом. В этом случае постоянный коэффициент становится равным 2п и 5,1 по формулам (1) и (2)):

(вместо 4

Для определения вида распределения давления в клеммовом соединении используется ручной винтовой пресс ДМ-30. На рис. 2 обозначены: 1, 4 - клеммовое соединение, 2 - динамометр для измерения затяжки болта, 3 - стойка для закрепления испытуемого клеммово-го соединения).

Измерение нагрузка проводится путем определения величины деформации динамометрического кольца с помощью индикатора, укрепленного в кольце. Величина нагрузки при этом определяется по показанию индикатора с помощью тарировочной таблицы динамометрического кольца

Осевое усилие ¥х определяется по тарировочной характеристике динамометрической пружины пресса. Производится не менее трех - четырех испытаний при различных усилиях затяжки с трехкратным повтором эксперимента для каждого выбранного усилия затяжки. По

результатам испытаний строится экспериментальная кривая зависимости

Рх = 5,1- 2 • /

(2)

(3)

I (ро ), опре-

деляется ее сходимость с построенными расчетными (теоретическими) кривыми, на основании чего делается вывод о принадлежности к тому или иному виду распределения давления в клеммовом соединении.

Библиографический список

1. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.: Т. 2.-7-е изд.-М.: Машиностроение, 1992.-784 с.