double arrow

СОЕДИНЕНИЯ ВАЛ-ВТУЛКА.

К ним относятся соединения с соосными контактными поверхностями деталей для передачи крутящего момента.

Под втулкой понимают зубчатые колёса, полумуфты и т.п.

К шпоночнымотносятся соединения деталей с валами с помощью шпонок, устанавливаемых в пазах втулки и вала и передающих вращающий момент. Соединения с сегментными и призматическими шпонками показаны на рис.16. Сквозные пазы во втулке выполняются протягиванием, а глухие – долблением. Пазы на валу фрезеруются для призматических шпонок пальцевой фрезой, а для сегментных – дисковой. С помощью шпонки втулка фиксируется на валу в окружном направлении. Втулку устанавливают по посадке с натягом или по переходной посадке и фиксируют по оси упором в бурт вала и поджатием гайкой, или установочным винтом.

Призматические шпонки могут также применяться в качестве направляющих в подвижных соединениях.

Проверку прочности ведут по напряжениям смятия

,

где Т - вращающий момент; - площадь смятия (для призматической шпонки l h/2, для сегментной l(h-t)).

На рис.17 показано соединение цилиндрическими шпонками, в котором достигается более равномерное распределение нагрузки в сочетании с малым ослаблением сечения вала. Штифт ставится в отверстие с натягом. Отверстия сверлятся и развёртываются в сборе. Для осевой фиксации втулки на валу применяют несколько винтов, равномерно расположенных по окружности центрирования. Резьбовые отверстия также выполняются в сборе. При расчёте .




Шлицевые соединенияобразуются выступами на валу, входящими в пазы соединяемой детали. Они применяются в подвижных и неподвижных соединениях для передачи Т. Они имеют более высокую несущую способность за счёт большей площади рабочих поверхностей и повышенную усталостную прочность из-за меньшей глубины пазов.

По форме профиля зубьев различают прямобочные, эвольвентные и треугольные соединения, что показано на рис.18. Центрирование прямобочных соединений может быть по наружному или внутреннему диаметру, а также по боковым граням. В первом случае достигается лучшая соосность деталей, а в последнем - более равномерное распределение нагрузки.

Соединения с эвольвентными шлицами стандартизованы.

В них наиболее распространено центрирование по боковым сторонам. По сравнению с прямобочными, они имеют увеличенную несущую способность из-за большего числа зубьев и повышенную прочность за счёт увеличенного радиуса скругления у корня зуба.



Шлицы с треугольным профилем применяются в тонкостенных втулках и для замены посадок с натягом.

Шлицевые соединения кроме вращающего момента могут воспринимать изгибающие моменты и радиальную нагрузку.

Поэтому их расчёт ведут по критериям износостойкости и смятия: , где среднее давление на рабочих поверхностях . Здесь dm-средний диаметр соединения; z-число зубьев; k-коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями.

Профильные соединенияпоказаны на рис.19. В них крутящий момент передаётся лысками, или гранями.

Условие прочности по напряжениям смятия

,

где z-число граней; b-ширина лыски (грани); l-длина соединения.

Осевая фиксация осуществляется установочным винтом, или затяжкой винтами (гайкой) с упором в бурт вала.

Штифтовые соединенияслужат для соединения втулки и вала с помощью цилиндрических и конических штифтов.

Отверстие под штифт выполняется в сборе, детали при этом предварительно фиксируются установочным винтом. Штифты ставятся в отверстия с натягом. Для гарантии от невыпадения цилиндрического штифта при вибрациях выходы отверстия закерниваются, или засверленные отверстия в штифте расклёпываются (см. рис.20). У выходящего конца конического штифта с прорезью отгибаются лапки.

Отверстие под штифт снижает момент сопротивления вала изгибу и кручению и увеличивает концентрацию напряжений примерно в 2 раза.

При нагружении соединения на поверхности вала в сечении штифта возникают напряжения среза, а на его боковых поверхностях (во втулке) – напряжения смятия.

Условие прочности на срез можно записать так

,

где dв, - диаметры вала и штифта.

Из условия прочности по напряжениям смятия находят минимальный наружный диаметр втулки

.

В соединениях с натягоммомент и осевая нагрузка передаются за счёт сил трения. Вследствие упругой деформации деталей в сопряжении возникает контактное давление р. Поэтому натяг N фиксирует детали в окружном и осевом направлении. Условие сопротивления сдвигу соединения имеет вид рπdlfn>F, где n=0,5 коэффициент запаса сцепления. Сдвигающее усилие может быть осевым и тангенциальным, то есть

.

где ;

;

d-диаметр соединения; d1-диаметр отверстия вала; d2-наружный диаметр втулки; Ejj-модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала j=1 и втулки j=2.

При изготовлении натяг имеет определённый разброс.

Поэтому величину давления р вычисляют по Nmin. Значение натяга Nmax ограничивают условием отсутствия во втулке пластической деформации

рmaxT[1-(d/d2)2]/2.

Для снижения концентрации контактной нагрузки на кромках соединения используют различные конструктивные и технологические мероприятия.

Клеммовое соединениепоказано на рис.21. При затяжке болтов клемма подвергается изгибу и плотно охватывает вал. На поверхности контакта возникает давление р. Условие прочности соединения определяется из уравнения равновесия полуклеммы. Отсюда, величина усилия затяжки равна

,

где z-число болтов; f-коэффициент трения.

На рис.22 представлено соединение с коническими стяжными кольцами, где моменты и осевые нагрузки передаются силами трения на поверхности контакта вала 5 и ступицы 4. При затяжке гайки 1 пружинные конические кольца 2 и 3 надвигаются друг на друга. Наружные кольца 2 растягиваются и плотно прижимаются к ступице, а внутренние – сжимаются и прижимаются к валу. Давление р на контакте определяет несущую способность соединения.

Лекция 17






Сейчас читают про: