double arrow

Расчет шпоночных соединений

Проверочный расчет ненапряженных шпоночных соединений проводят на смятие боковых поверхностей и срез по попе­речному сечению.

Условие прочности на смятие : (2.34)

на срез (2.35)

где Т—вращающий момент, Н•м; d — диаметр вала, мм; lр — рабочая длина шпонки, мм: lр = l или lp = l—b; h —высота шпонки, мм; t1 — глу­бина паза вала, мм; — допустимое напряже­ние смятия, МПа; —допустимое напряжение среза, МПа.

Расчет на срез проводиться только для не стандартных шпоночных соединений.

Для неподвижных шпоночных со­единений со ступицами из стали [см] = 110...190 МПа; со ступицами из чугуна [см]=70...100МПа; [ср] = 70... 100 МПа. Большие значения принима­ют при легком режиме работы (спокой­ной нереверсивной нагрузке), мень­шие — при тяжелых условиях или ре­версивной нагрузке.

Если условие расчета не выполняет­ся, то вторую шпонку устанавливают
под углом 120° к первой шпонке или заменяют шпоночное соединение шлицевым.

Клиновые ш п о н к и (ГОСТ 24068—80*), образующие напряженные соединения, имеют форму клина с ук­лоном 1 : 100 (см. рис. 2.28, г) и спо­собны передавать не только вращаю­щий момент, но и осевую нагрузку. На­тяг между валом и ступицей создают, забивая шпонку или затягивая гайку. Широкие грани шпонки рабочие, а на боковых узких предусмотрен зазор.

Вращающий момент передается за счет сил трения, возникающих на рабо­чих поверхностях. При установке кли­новые шпонки вызывают децентровку ступицы, что приводит к увеличению биения, поэтому их применяют крайне редко, как правило, в соединениях, не требующих точного центрирования.

 
 

Тангенциальные клиновые шпонки (ГОСТ 24069—97) состоят из двух одинаковых клиньев с параллельными внешними рабочими гранями (рис. 2.30). Натяг в соединении получают осевым смещением кли­ньев в пазах, образованных угловыми уступами на валу и в ступице.

Рис.2.30 Соединения с тангенциальными шпонками.

Тангенциальные шпонки применяют для пе­редачи больших динамических нагрузок.

Эти шпонки изготовляют из угле­родистых сталей 45, 50, призматичес-­
кие шпонки — из чистотянутого профиля. В нагруженных соединениях
применяют шпонки из легированныхсталей, например 40Х, с термообработкой до HRC 40...45 и последующим шлифованием рабочих граней.

 
 

Шлицевые (зубчатые) соединения. По конструкции шлицевое соединение представляет собой многощпоночное соединение, где шпонки выполнены за одно целое с валом (рис.2.31).

Рис.2.31

Пре­имущества шлицевого соединения по сравнению со шпоночным: выше на­грузочная способность, больше уста­лостная прочность вала, меньше габа­ритные размеры, лучше центрирование деталей на валу. Однако для изготовле­ия зубьев (шлицев) требуется специ­альный инструмент, вследствие чего стоимость соединения больше. Поэто­му шлицевые соединения широко ис­пользуют в крупносерийном и массо­вом производстве.

 
 


Рис. 2.32. Способы центрирования шлицевых со­единений:

а ,г- по внешнему диаметру; б- по внутреннему диа­метру; в — по боковым граням

Шлицевые соединения могут быть неподвижные и подвижные, обеспечи­-
вающие перемещение деталей по валу (например, блока шестерен в коробках
передач). По форме профиля зубьев различают соединения трех типов: пря-
мобочные, эвольвентные и треугольные.

Наиболее распространены п р я м о б о ч н ы е соединения (ГОСТ 1139—80*). Их выполняют легкой, средней и тяжело» серий (приложе­ние 8). В основном используют соеди­нения легкой и средней серии с центри­рованием деталей на валу по наружному диаметру D (рис.2.32, а) и внутреннему d (рис. 2.32, б).

Центрирование по наружному диаметру применяют при не­большой твердости ступицы (НВ<350). Если твердость ступицы более высокая, то выполняют центрирование по внут­реннему диаметру. При пониженных требованиях к соосности вала и ступи­цы, больших ударных нагрузках или ре­версивном движении применяют цент­рирование по боковым граням (рис.2.32, в).

Э в о л ь в е н т н ы е соедине­ния (ГОСТ 6033-80*; приложение 9)обладают высокой нагрузочной способ­ностью и повышенной прочностью.
Технология изготовления валов и сту­-пиц с эвольвентным профилем упро-щается благодаря использованию стан­дартного зубонарезного оборудования.
В эвольвентных соединениях применяют центрирование по боковым граням иногда по наружному диаметру
(рис. 2.32, г).

Прямобочные и эвольвентные про­фили используют в подвижных соеди­нениях. Для повышения износостой­кости соединения твердость поверхно­сти зубьев повышают до HRC 50...60, подвергая их закалке с нагревом ТВЧ. цементации, нитроцементации или азотированию.

Т р е у г о л ь н ы е ш л и ц е в ы е с о е д и н е н и я применяют при тон­костенной ступице и для координации положения соединяемых деталей при относительно малых углах поворота. Соединения с треугольным профилем не стандартизованы. Детали соедине­ния центрируют по боковым граням.

Посадки элементов шлицевых со­единений регламентированы стандар­тами.

В шлицевых соединениях вслед­ствие износа, смятия и заедания проис­ходит повреждение рабочих поверхнос­тей зубьев, поэтому такие соединения рассчитывают по двум критериям; со­противлению рабочих поверхностей смятию и изнашиванию.

Условное напряжение смятия

(2.36)

где Т — врашаюший момент, Нм; dm — средний диачетч соединения, мм: для прямобочного со­единения dm = (D+ d)/2; для эвольвентного — dm = mz; h- рабочая высота зубьев, мм; l — рабо­чая длина соединения, мм: обычно l (l...1,5)d; z—число зубьев; — допустимое напряже­ние смятия, МПа.

Для подвижных шлицевых соедине­ний = 20...40 МПа. Большие зна­чения принимают при легком режиме работы (спокойной нереверсивной на­грузке), меньшие — при тяжелых усло­виях или реверсивной нагрузке.

Уточненный расчет прямобочных соединений с учетом срока службы, ре­жима нагрузки и других факторов вы­полняют по ГОСТ 21425—75.


3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ.

В первой главе была представлена структурная схема машины, в которой передаточный механизм чаще всего, состоит из механических передач. Там же разобраны общие параметры, кинематические и энергетические характеристики передач и приводов машин.

Такие как: передаточное отношение и число, к.п.д., мощность, крутящий момент и т.д. .

В этой главе рассмотрим основные конструкции механических передач, которые наиболее часто применяются в общем машиностроении.

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ.

Классификация механических передач представлена схемой на Рис 3.1.

Рис.3.1


Сейчас читают про: