|
Упругие деформации деталей существенно влияют на распределение нагрузки и напряжений в теле детали. Необходимо отчетливо представлять направление упругих деформаций и целесообразно их использовать для выравнивая нагрузок и снижения напряжений.
В качестве примера приведем узел шлице-вою соединения приводного зубчатого колеса с валом. Диск колеса смещен по отношению к шлицам. Крутящий момент, передаваемый колесом, воспринимается преимущественно участком шлиневого соединения, расположенным в уз те жесткости - в плоскости диска (распределение напряжений смятия на рабочих гранях шлицев представлено лпором). При противоположном расположении колеса на шлииевом валу крутящий момент вызывает закручивание последнего, в результате чего шлицы, расположенные слева от зубчатого колеса, смыкаются по длине со шлицами стунипы, в свою очередь вызывая скручивание ступицы, вследствие чего крутящий момент передается по длине соединения более равномерно. Система до известной степени обладает свойством саморегулирования: чем больше крутящий момент и закручивание вала, тем равномернее становится нагрузка на шлицы.
В соединении с натятом в давление на контактной поверхности сосредоточивается преимушес гвенно в узле жесткости - в плоскости (иска насадной детали. При центральном расположении диска и утонении ступицы к горцам распределение давления становится более равномерным. Другой пример использования упругости для равномерного распределения сил - узел заделки колонны. При обычной конструкции (рис. 319, д) основная нагрузка приходится на узел жесткости - участки перехода фланца в тело колонны.
Если опорную поверхность фланца выполнить слегка конической, то при затяжке фланец касается привалочной поверхности сначала периферией, затем, упруго деформируясь по мере увеличения силы затяжки, ложится на поверхность всей плоскостью. Результатом является более равномерное распределение сил по опорной поверхности, а также увеличение жесткости и устойчивости крепления на елочном замке рабочие поверхности трапецеидальных зубьев лопатки, воспринимающие центробежную силу, в исходном положении соприкасаются с упорными поверхностями пазов ротора. С приложением нагрузки хвостовая часть лопаток растягивается; тело ротора, обладающее большой жесткостью, деформируется в меньшей степени. Вследствие этого нагрузку воспринимают преимущественно первые зубья.
В конструкции з зубья выполнены по отношению к пазам с зазорами hj, h2, hy, последовательно возрастающими от хвостовика к основанию. При растяжении лопатки рабочие поверхности зубьев смыкаются с упорными поверхностями пазов ротора, нагрузка между зубьями распределяется более равномерно, отчего соединение становится прочнее. Практически в конструкции елочных соединений учитывают еще тепловые деформации, вызванные неравномерным нагревом лопаток и межлопаточных участков ротора, а также ползучесть материала хвостовика.
Упругость систем необходимо учитывать при конструировании подшипниковых узлов. В конструкции и парной установки подшипников наибольшую часть нагрузки несет подшипник, расположенный в узле жесткости (плоскость стенок корпуса). Второй подшипник, установленный на ступице, нагружен незначительно вследствие податливости ступицы. Нагрузку на потшипники можно вырав-нить, увеличив несущую способность узла, если усилить ступицу второй перегородкой (конструкция к).
В конструкции подшипники установлены в стальной тонкостенной втулке, благодаря упругости которой система приспосабливается к перекосам вала, т. е. приближается к системе установки подшипников в сферической опоре.
Маневрируя упругостью, можно достичь рационального распределения нагрузки между подшипниками. В подшипниковом узле, нагруженном радиальной силой Р и односторонней осевой нагрузкой Q, целесообразно разделить функции подшипников: один нагрузить только радиальной силой, второй - только осевой. Это достигается установкой подшипников в консольной втулке. Подшипник воспринимает радиальную нагрузку; подшипник - только осевую нагрузку.
Вследствие того что труба значительно жестче стержня, нагрузка воспринимается преимушественно верхним штифтом. Простейший способ выравнять нагрузку заключается в том, чтобы несколько увеличить диаметр отверстия в стержне под верхний штифт. Вначале нагружается только нижний штифт. Растягиваясь, стержень касается верхнего штифта, передавая иа него нагрузку. Другой способ заключается в создании предварительного напряженного состояния системы, для того чтобы при сборке нагрузить штифты силами, противоположными направлению рабочей силы. Этого можно достичь, например, следующим приемом: производить совместную обработку отверстий в стержне и трубе, а также установку штифтов с предварительным подогревом стержня. После охлаждения стержень укорачивается, и в системе возникают предварительные напряжения. Вырав-нить нагрузку на штифты можно также уменьшением жесткости трубы на участке между верхним и нижним штифтами.
|
