Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 2 из 45)
коэффициентом надежности каждого Ri=0,99, то коэффициент надежности
100
системы R = 0,99 = 0,37. Такая система не является работоспособной. Коэффициент надежности R снижается с увеличением времени эксплуатации по экспоненциальному закону (рис. 1.3). Средняя наработка на отказ т — величина, обратная интенсивности отказов, т. е. т = 1/l.
Если t = 1/l, то R = 1/е » 0,37; при t = 0,1/l R » 0,9; при t = 0,01/l R =
0,99.
Ремонтоспособность характеризуется отношением времени простоя в ремонте к рабочему времени, доступностью узлов и деталей для осмотра или замены, процентом деталей и узлов, которые взаимозаменяемы с запасными деталями. Чем больше этот процент, в особенности целых узлов (ремонтные узлы), тем меньше время простоев в ремонте.
Соединение деталей
Различают соединения разъемные и неразъемные.
Разъемные соединения (резьбовые, штифтовые, клиновые, клем-мовые, шпоночные, шлицевые) позволяют разбирать сборочную единицу без повреждения деталей.
Неразъемные соединения (заклепочные, сварные и условно прессовые) не позволяют разбирать сборочную единицу без повреждения или разрушения деталей.
Заклепочные соединения. Заклепка — круглый стержень с головкой на одном конце. Головка на другом конце образуется при осаживании заклепки обжимкой (рис. 1.5, а). В процессе осаживания не только формируется головка, но осаживаемый металл стержня плотно заполняет отверстие, в котором находится заклепка. Осаживание может осуществляться холодным способом, если диаметр заклепки не превышает 10 мм, и горячим способом при диаметре более 10 мм.
Существуют различные типы заклепок (рис. 1.5,6): / — с полукруглой головкой; 2 — с полупотайной головкой; 3 — с потайной головкой; 4 — полые.
В соединениях, находящихся под действием продольной нагрузки, заклепки рассчитывают на срез и проверяют на смятие. Заклепками можно соединять две или три детали. Соединение двух деталей называется односрезным (рис. 1.5, в), трех деталей —двухсрезным (рис. 1.5, г).
Рис. 1.5. Заклепочные соединения
Шаг t зависит от диаметра заклепок, назначения заклепочного соединения и принятого расположения заклепок. При параллельном их расположении t ³ 3d. Чтобы заклепка не прорезала соединяемые детали, расстояние / от оси заклепки до свободной кромки в направлении действующей силы (рис. 1.5, в) принимается равным (1,5 ¸ 2) d (где d — диаметр стержня заклепки, мм), а расстояние в перпендикулярном направлении — (1,2 ¸ 1,5) d. Допускаемая нагрузка на заклепку в односрезном соединении
Р1 =pd2 /4[t]ср , кгс (Н)* ,
(1.1) где [t]ср — допускаемое напряжение на срез, кгс/мм2 (Па).
(Н)*-для того, чтобы размерность формул была выражена в той или иной системе единиц, необходимо, чтобы все составляющие величины принимались в размерности, соответствующей той же системе.
Для двухсрезного соединения
Р1 =2pd2 /4[t]ср , кгс (Н)* , (1.2)
По известной нагрузке определяется необходимое число заклепок z: для односрезного соединения
z=P/P1=P/[t]срpd2 /4
(1.3)
для двухсрезного соединения
z=P/2[t]срpd2 /4
(1.4) где Р — усилие, действующее на все заклепки, кгс (Н).
Заклепки проверяют на смятие по формуле
P1£[s]см dd, (1.5)
где d — толщина соединяемых деталей, мм; [s]см — допускаемое на-
пряжение на смятие, кгс/мм2 (Па).
Сечение соединяемых деталей проверяют на растяжение:
s=P/Fp£[s]р,
(1.6)
где Fp — рабочая площадь в сечении, проходящем через оси отверстия, мм2; [s]р — допускаемое напряжение на растяжение, кгс/мм2 (Па).
Чтобы заклепки не вырезали кромку соединяемых деталей, должно быть выдержано следующее условие:
Р £2 (l - d/2) d[t]ср
(1.7)
В результате этих расчетов определяют шаг заклепок t и расстояние l . По назначению заклепочные соединения разделяют на прочные (конструкции мостов, балок, ферм) и плотнопрочные (котлы, резервуары). Для обеспечения герметичности плотнопрочных швов заклепки всегда ставятся в горячем состоянии.
Рис. 1.6. Стыковые сварные соединения
Заклепочные соединения выполняются швами внахлестку (см. рис. 1.5, в) и швами встык с одной или двумя накладками (см. рис. 1.5, г). По числу рядов заклепок различают швы однорядные, двухрядные, трехрядные и многорядные. Заклепки могут располагаться параллельными рядами или в шахматном порядке.
Заклепочные соединения применяют для соединения деталей, изготовляемых из трудносвариваемых металлов, или деталей, которые при сварке деформируются, а также в конструкциях, подвергающихся вибрационным нагрузкам..
Сварные соединения. Такие соединения являются наиболее совершенными из неразъемных соединений, так как лучше других приближают составные детали к целым. Соединение деталей при сварке осуществляется путем сварных швов. Эти швы образуются в результате расплавления электрода при электросварке или прутка при газовой сварке. Наиболее распространена электросварка. Помимо дуговой сварки большое применение получила контактная сварка. Она основана на использовании повышенного омического сопротивления в стыке Деталей. Металл в зоне стыка разогревают до пластического состояния, после чего ток выключают, а разогретые детали сдавливают и сваривают.
Сварка разделяется на следующие виды: стыковую, точечную, ленточную.
С т ы к о в а я с в а р к а применяется для сварки стержней сравнительно небольшого сечения — арматуры, труб и различных листовых конструкций (рис. 1.6). При толщинах свариваемых изделий больше 8 мм делают подготовку кромок, чтобы шов проваривался по всей толщине деталей. Сварной шов называется стыковым. Другие виды сварных соединений выполняют угловыми швами, которые делятся на лобовые, фланговые , косые, комбинированные.
Т оче ч ная с в а р к а деталей осуществляется не по всей поверхности, а в отдельных точках. Этот метод применяют преимущественно для сварки тонкостенных конструкций,сварки внахлестку листовых деталей толщиной не более 3—4 мм и сварки арматурных сеток из тонких стержней.
Л е н т о ч н а я (ролик о в а я ) с в а р к а — шов получается в виде узкой непрерывной ленты, расположенной вдоль стыка. Электроды для этого вида сварки имеют форму роликов. Такая сварка применяется чаще для соединения внахлестку листов.
Расчет шва сварных соединений на прочность ведется в зависимости от типа соединения и вида шва. Для расчета принимают, что действующие усилия распределяются равномерно по длине шва, а напряжения — равномерно по сечению.
Стыковые швы (см. рис. 1.6) рассчитывают на растяжение или сжатие. При этом определяют длину шва, которая зависит от действующей растягивающей силы Р, толщины свариваемых деталей б и допускаемого напряжения на растяжение [s ']р. Последнее зависит от марки электрода и допускаемых напряжений материала свариваемых деталей. Длина шва, мм, lс = Р / d [s '] р (1.8)
Угловые лобовые швы рассчитывают на срез. Рабочее сечение шва определяют по высоте h прямоугольного равнобедренного треугольника
(шва). Высота h = 0,7 а, где а — катет треугольника. Длина шва, мм, lл = Р / 2 * 0,7 [t '] a
(1.9)
где [t '] — допускаемое напряжение на срез наплавленного материала,
кгс/мм2 (Па).
Фланговые швы также рассчитывают на срез. Их общая длина 2lф может быть определена по формуле (1.9). По этой же формуле рассчитывают длину косого шва.
Р е з ь б о в ы е с о е д и н е н и я . Такие соединения деталей осуществляются с помощью резьбы. Каждое резьбовое соединение в принципе состоит из двух деталей: винта и гайки, винтовой пары, конструктивное же их выполнение может быть различным.
Резьба образуется путем нанесения на поверхность детали винтовых канавок. Сечение этих канавок, т. е. профиль резьбы, имеет прямоугольную, треугольную или трапецеидальную форму. По направлению винтовой линии различают правую или левую резьбу. У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, и наворачиваемая на винт гайка поворачивается по часовой стрелке . У левой резьбы винтовая линия идет справа налево и вверх. Левую резьбу применяют только в специальных целях; обычно применяется правая резьба. Если на стержне или в отверстии расположены две или несколько винтовых канавок, то они образуют многозаходную резьбу. Все крепежные резьбы — однозаходные с треугольным профилем; многозаходные (двух- и трехзаходные) резьбы применяются обычно в винтовых механизмах, например в домкратах.
При резьбовом креплении важно, чтобы усилие Р вдоль оси болта или шпильки было достаточно для соединения (затяжки) деталей. Величина этой силы в зависимости от прикладываемого окружного усилия может быть получена, если развернуть один виток резьбы по среднему диаметру . Развертка представляет собой прямо-угольный треугольник, где один катет равен шагу резьбы, а второй — Длине окружности по среднему диаметру. Угол подъема р равен: