Детали машин и основы конструирования - часть 18

 

73

где z – число пальцев, d – диаметр пальца, l – длина упругого элемента, D – 
диаметр  расположения  осей  пальцев.  Допускаемое  давление  обычно  30 
кГ/см

2

. 

Пальцы муфты рассчитывают на изгиб. 
 
 7.5. ФРИКЦИОННЫЕ МУФТЫ 
 

 

Передают вращающий момент благодаря силам трения, возникающим 

в  контакте  между  элементами  муфты  (лат. frictio - трение).  Силы  трения 
легко  регулируются  изменением  силы  сжатия  трущихся  поверхностей.  По-
этому фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скоро-
сти,  что  успешно  используется,  например,  в  конструкции  автомобильного 
сцепления. 
 

Кроме того, фрикционная муфта не может передать через себя мо-

мент больший, чем момент сил трения, поскольку начинается проскальзы-
вание  контактирующих  фрикционных  элементов,  поэтому  фрикционные 
муфты  являются  эффективными  неразрушающимися  предохранителями  для 
защиты машины от динамических перегрузок. 
 

Встречаются  различные  формы    рабочих  поверхностей  фрикционных 

элементов: 

Î

  дисковые,  в  кото-

рых трение происходит по 
торцевым  поверхностям 
дисков  (одно-  и  много-
дисковые); 

Î

  конусные,  в  кото-

рых  рабочие  поверхности 
имеют  коническую  фор-
му; 

Î

  цилиндрические,  имеющие  цилиндрическую  поверхность  контакта 

(колодочные, ленточные и т.д.). 

Главной особенностью работы фрикционных муфт является сжатие поверх-

ностей  трения.  Отсюда  ясно,  что  такие  муфты  рассчитываются    на  прочность  по 

 

ДИСКОВАЯ                       КОНУСНАЯ      ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ 

            ФРИКЦИОННЫЕ МУФТЫ 

 

74

контактному давлению (аналогично напряжениям смятия).  Для каждой конструк-
ции необходимо вычислить сжимающую силу и разделить её на площадь контакта. 
Расчётное контактное давление не должно быть больше допускаемого для данного 
материала. 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ    

V

 Для чего существуют муфты ? 

V

 Каковы главные признаки классификации муфт ? 

V

 Какая характеристика муфты считается главной ? 

V

 Каковы принципы конструкции и работы жёстких муфт ? 

V

 Каковы принципы конструкции и работы шарнирных муфт ? 

V

 Каковы принципы конструкции и работы упругих муфт ? 

V

 Как устроена и как работает упруго втулочно-пальцевая муфта (МУВП) ? 

V

 За счёт каких сил работают фрикционные муфты ? 

V

 Какие критерии прочности применяют для фрикционных муфт ? 

 
8. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 

 

 
Детали объединяются в машину посредством соединений. 
Соединения состоят из соединительных деталей и прилегающих частей 

соединяемых  деталей,  форма  которых  подчинена  задаче  соединения.  В  от-
дельных  конструкциях  специальные  соединительные  детали  могут  отсутст-
вовать.  Все соединения делятся на: 

Î

 

Неразъёмные,  разборка  которых  возможна  лишь  при  разрушении    
соединяющих или соединяемых деталей; 

Î

 

Разъёмные,  позволяющие разборку без разрушения. 

Î

 

Выбор типа соединения определяет конструктор. 

 
8.1. НЕРАЗЪЁМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ  
 

8.1.1.       Сварные соединения 

      Не  имеют  соединяющих  деталей.  Выполняются  за  счёт  местного 

нагрева и диффузии (перемешивания частиц) соединяемых деталей. Создают, 
практически,  одну  целую,  монолитную  деталь.  Весьма  прочны,  т.к.  исполь-

 

75

зуют одну из самых могучих сил природы - силы межмолекулярного сцепле-
ния. 

Сварку  (дуговую  электросварку)  изобрел  в 1882 году  российский  ин-

женер  Н.И.  Бенардос.  С  тех  пор  технология  процесса  значительно  усовер-
шенствована. Прочность сварного шва теперь практически не отличается от 
монолита,  освоена  сварка  всех  конструкционных  материалов,  включая  алю-
миний и неметаллы. 

Дуговая и контактная электросварка является основным и наиболее со-

вершенным  способом  соединения  деталей  несущих  конструкций  корпусов 
локомотивов и вагонов. Сварка применяется и для высоконагруженных сило-
вых установок локомотивов, например, в сварном стальном V-образном бло-
ке цилиндров тепловозного дизеля Д40 и т.п. 

Сварные соединения (швы) по взаимному расположению соединяемых 

элементов делятся на следующие группы: 

 
Для сварки характерна высокая экономичность: малая трудоёмкость; сравни-

тельная  дешевизна  оборудования;  возможность  автоматизации;  отсутствие  боль-
ших сил, как, например, в кузнечно-прессовом производстве; отсутствие больших 
объёмов нагретого металла, как, например, в литейном производстве. Однако гово-
рить обо всех этих достоинствах имеет смысл только при хорошо налаженном и ор-
ганизованном технологическом процессе сварки. 

Недостатки сварки состоят в том, что при низком качестве шва возни-

кают температурные повреждения материала, кроме того, из-за неравномер-
ности нагрева возникает  коробление деталей. Это устраняется либо привле-
чением квалифицированного (высокооплачиваемого) сварщика, либо приме-

           

1. СТЫКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ                      2. НАХЛЁСТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ  

       3. ТАВРОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ   ("Т")                  4. УГЛОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 

  

ГРУППЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

76

нением автоматической сварки, а также специальными приспособлениями, в 
которых деталь фиксируется до полного остывания. 

 Общее  условие  проектирования  сварных  соединений – обеспечение 

равнопрочности шва и свариваемых деталей [27]. 

 
Расчёт на прочность  сварных швов 
 
По ориентации относительно приложенных сил различают:  

Î

 

лобовые швы  – перпендикулярные силам; 

Î

 

фланговые швы – параллельны силам;  

Î

 

косые швы  – под углом к силам. 

Эти виды швов в различных сочетаниях применяются в разных соединениях. 

 

Соединения  встык  обычно  выполняются 

лобовыми  швами.  При  качественной  сварке  со-
единения разрушаются не по шву, а в зоне темпе-
ратурного  влияния.  Поэтому  рассчитываются  на 
прочность  по  сечению  соединяемых  деталей  без 
учёта утолщения швов. Наиболее частые случаи – 
работа на растяжение и на изгиб. 

Напряжения растяжения:      

σ

раст

 = Q / S = Q / b

δ

  ≤ [

σ

раст

]

шва

.  

Напряжения изгиба:          

σ

изг 

= M

изг

 / W = 6 M

изг 

/ b

δ

 

2 

≤ [

σ

изг

]

шва

. 

Допускаемые  напряжения  шва  [

σ

 

раст

]

шва

  и  [

σ

 

изг

]

шва

  принимаются  в 

размере  90%  от  соответствующих  допускаемых  напряжений  материала  сва-
риваемых деталей. 

Соединения внахлёстку выполняются ло-

бовыми, фланговыми и косыми швами. 

Лобовые  швы  в  инженерной  практике 

рассчитывают  только  по  касательным  напря-
жениям.  За  расчётное  сечение  принимают 
биссектрису  m-m,  где  обычно  наблюдается 
разрушение.  Расчёт  только  по  касательным 
напряжениям  не  зависит  от  угла  приложения 

нагрузки.  

ЛОБОВОЙ ШОВ НАГРУЖЕН  
      СИЛОЙ И МОМЕНТОМ 

ЛОБОВОЙ ШОВ. 

КАСАТЕЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ