Соединения клеммовые и коническими стяжными кольцами

В общем машиностроении и в ЛА клеммовые соединения применяются для крепления деталей на валах, осях, кронштейнах и т. д. Клеммовые соединения отличаются простотой монтажа и демонтажа, возможностью регулировки взаимного расположения деталей в осевом и окружном направлениях, самопредохранением от перегрузок. Однако такие соединения не рекомендуется применять для передачи больших нагрузок.

Клеммовые соединения бывают со ступицей, имеющей прорезь (рис. 18.15, а), и с разъемной ступицей (рис. 18.15, б). При разъемной ступице масса и стоимость соединения больше, но клемму можно устанавливать в любой части вала независимо от формы соседних участков и расположенных на валу деталей.

Расчет клеммовых соединений проводится в зависимости от их конструктивного выполнения.

• 1. Клемма обладает большой жесткостью и посажена на вал с большим зазором (рис. 18.16, а). Используется редко.
• 2. Клемма достаточно податливая и посажена на вал с зазором, близким к нулю (рис. 18.16, б). В этом случае можно

Рис. 18.15.

принять, что давление распределено равномерно по поверхности соприкосновения деталей. Тогда условие прочности соединения имеет вид.

где b — ширина клеммы; р — давление по поверхности; F_a — внешняя осевая сила; f — коэффициент трения; Т — крутя;

щий момент, передаваемый соединением. Рассматривая равновесие полуклеммы, можно записать Тогда

В авиационных конструкциях клеммовые соединения выполняются с малыми зазорами. Такие клеммовые соединения рассчитываются на прочность по формулам.

Клеммовые соединения со ступицей, имеющей прорезь, рассчитываются аналогично. Из (18.11) находят силу затяжки:

При одновременном действии крутящего момента Т и сдвигающей силы F_a

где [п] — коэффициент запаса, [п] = 1,3…1,8; г — число болтов, расположенных с одной стороны вала; f — коэффициент трения, для стальных деталей без смазки /= 0,15…0,18. Болт при найденной силе F_3&r проверяется на прочность.

В соединениях коническими стяжными кольцами моменты и осевые нагрузки передаются силами трения на поверхности контакта вала 5 и ступицы 4 с пружинными коническими кольцами 2 и 3 (рис. 18.17). Соединение образуется после приложения осевой силы затяжки, которая создается завинчиванием гайки.

1. При затягивании гайки пружинные кольца надвигаются одно на другое, при этом наружные кольца 2 растягиваются и плотно прижимаются к ступице, а внутренние кольца 3 сжимаются и прижимаются к валу, на поверхностях контакта колец с валом и со ступицей возникает давление р и, как следствие, силы трения, которые определяют несущую способность соединения при сдвигающих нагрузках.

Кольца выполняются неразрезными, так как разрезные не обеспечивают высокой точности центрирования вала и ступицы.

Соединения обладают следующими достоинствами:

• ? допускают зажим в любом угловом положении;
• ? обеспечивают хорошее центрирование;
• ? не ослабляют вал шлицами или шпоночными канавками;
• ? могут передавать значительные моменты и осевые силы;
• ? хорошо работают при перегрузках или реверсивной нагрузке.

Недостатками таких соединений являются повышенная точность и сложность изготовления контактирующих поверхностей деталей; увеличенный размер в радиальном направлении; снижение несущей способности с течением времени из-за возможности отвинчивания гайки, а также из-за обмятия контактирующих поверхностей. Поэтому гайки должны быть надежно застопорены, например шплинтом 6.

Для соединений коническими стяжными кольцами кольцевой зазор между валом и ступицей b = (0,08…0,12)d, а длина колец / = (0,2…0,4).

Кольца изготавливаются из пружинных сталей типа 55ГС, 60С2А и других с твердостью поверхности 45…50 HRC₃; твердость рабочих поверхностей валов и ступиц рекомендуется назначать не ниже 35…40 HRC₃; рабочие контактные поверхности рекомендуется шлифовать.

В табл. 18.2 приведены размеры стяжных конусных колец, осевые силы для их деформирования на величину зазоров F_{l зат} и для создания давления в контакте р = 100 МПа F_{2 зат}, передаваемые одной парой колец моменты Т и осевые нагрузки F_a (данные каталога фирмы Ringfeder GMBH Krefeld Uerdiagen).

При p = 200 МПа значения F_a и T удваиваются, при р * = 50 МПа — уменьшаются в 2 раза. Давление в указанных пределах выбирается в зависимости от прочности и сопротивления схватыванию контактирующих поверхностей.

Параметры соединений с одной парой конических стяжных колец.

Если в соединении установлены две пары колец, а затяжка осуществляется с одной стороны соединения, то вторая пара колец из-за противодействия сил трения затянута примерно в половину слабее первой пары и передает вращающий момент и осевую силу примерно в 2 раза меньше, чем указано в табл. 18.2.