Проектирование проушины с подшипником скольжения или втулкой

 

Схема соединения показана на рис. 8.2.

Исходными данными являются материалы проушины и втулки, характер соединения (μ) болт-втулка (соединение втулка-проушина всегда неподвижное неразъемное с μ = 1,3-1,5), нагрузка Р^Р, диаметр d болта (см. парагр. 8.2).

 

Рис. 8.2

 

 

Порядок расчета:

1. Внутренний диаметр втулки соответствует диаметру болта .

Напомним: .

2. Определяется внутренний диаметр проушины: d_пр=d_вт+2∆

3. Вычисляется толщина проушины δ′ из условия прочности на смятие (8.2) соединения болт-втулка:

,

где n - число проушин, воспринимающих силу Р^р;

.

4. Если материал проушины имеет меньший предел прочности ( ), вычисляется толщина проушины δ′′ из условия прочности на смятие соединения втулка-проушина:

.

 

5. Определяется толщина проушины δ:

.

Полученное значение округляется до ближайшего большего в соответствии с ГОСТ 8032-84.

6. Вычисляется напряжение смятия для соединения с большей потребной толщиной:

.

7. Вычисляется избыток прочности:

.

8. Определяется ширина проушины b′ из условия размещения гайки (головки) замыкающего элемента:

.

9. Определяется ширина проушины b′′ из условия обеспечения минимальной перемычки x:

.

Для обеспечения прочности проушины при запрессовке втулки (подшипника) принимают:

10. Принимается начальное значение ширины проушины:

.

11. Вычисляется отношение b/d_пр.

Дальнейший расчет выполняют по алгоритму, изложенному в парагр. 8.3, начиная с п. 6, подставляя в формулы d_пр вместо d, а именно:

12. Вычисляется размер y′ из условия работы проушины на срез:

.

13. Определяется размер y:

,

где из условия размещения гайки (головки болта).

14. Определяется отношение y/x .

Замечание. Часто направление внешней нагрузки Р^Р может меняться. В этих случаях принимают y=x,то есть y/x=1 и b = d_пр+2y.

15. По графикам (см. парагр. 8.1) определяется коэффициент k.

16. Проверяется выполнение условия прочности проушины на разрыв (8.1), которое записывается в следующем виде:

.

Если оно выполняется, то переходят к п. 19, в противном случае к п. 17.

17. Вычисляется ширина проушины из условия её прочности на разрыв:

.

Значение b округляется до ближайшего большего по ГОСТ 8032-84.

18. Определяются значения b/d_пр; , затем переходят к п. 13.

19. Вычисляется избыток прочности:

.

Еще раз напомним, что конструкция считается удачной при b/d_пр = (2…2,5). В этом случае получается сравнительно легкая конструкция. При больших b/d_пр рекомендуется увеличить толщину δ проушины и повторить расчет с п. 12.

В подвижных соединениях с подшипниками скольжения (рис. 8.3) для разделения торцевых поверхностей соседних проушин применяют втулки с буртиком (поз.1), либо втулки без буртика (поз. 2) с разделительной шайбой (поз. 3).

 

Рис. 8.3

 

Следует стремиться к уменьшению количества поверхностей трения, т.е. выполнять соединение, как показано на рис. 8.3,а, либо на рис. 8.3,б. Неподвижность болта относительно уха (рис. 8.3,а) или проушины вилки (рис. 8.3,б) обеспечивается за счет большего трения в соединении, затяжки болта или его специальной фиксации (рис. 8.3,а, поз. 4).

Если соединяемые элементы нагружены только осевой силой Р (рис. 8.3,а), существенной разницы в работе приведенных вариантов нет. Однако более технологичным является соединение на рис. 8.3,б, так как в этом случае проще выполнить приторцовку втулок точно под размер паза.

Если соединяемые элементы нагружены изгибающим моментом М, очевидными достоинствами обладает вариант на рис. 8.3,а. В этом случае усилия смятия, возникающие в подвижном соединении, меньше. По этой причине нужно стремиться к увеличению расстояния между проушинами вилки.

При конструировании проушин с втулками нужно отдавать предпочтение стандартным втулкам. Втулки устанавливаются в проушины по прессовой посадке .

Втулки обычно изготавливаются из бронзы БрАЖМц, а для сильно нагруженных соединений из стали 30ХГСА.

Если втулка изготовлена из бронзы (σ_в ≈ 600МПа), то ее длина и, следовательно, толщина проушины δ получаются достаточно большими. Для уменьшения габаритов соединения в таких случаях выгодно применять полые замыкающие элементы с увеличенным внешним диаметром, но расчетной площадью сечения.