Расчет шпоночных соединений

Классификация

1) Неуправляемые (постоянного сцепления)

· жесткие

- втулочные

- фланцевые

· упругие

- муфты с резиновым упругим элементом

- муфты с металлическим упругим элементом

· компенсирующие

- зубчатая муфта

- цепная муфта

- кулачково-дисковая муфта (крестовая)

- шарнирная

2) Управляемые (цепные)

- фрикционная муфта

- зубчатая

- кулачковая

3) Самоуправляемые (автоматические)

- самоуправляемые по скорости вращения (центробежные)

- самоуправляемые по направлению вращения (обгонные)

- самоуправляемые по крутящему моменту (предохранительная)

Управляемые муфты позволяют включать и отключать вращение исполнительного механизма без остановки двигателя.

Самоуправляемые муфты позволяют включать и выключать вращение автоматически.

Достоинства:

1. Простота

Недостатки:

1. Необходимость соблюдать строгость соосности валов

2. Необходимость смещения одного из агрегатов при монтаже и демонт. соед.

Лекция № 6

Ременные передачи

Виды ременных передач:

3. открытая;

4. перекрестная;

5. угловая;

6. со ступенчатыми шкивами;

7. с натяжным роликом.

Геометрические соотношения:

Межосевое расстояние a ≥ 1,5 ∙ (d₁ + d₂) – плоскоременная передача.

a ≥ 0,55 ∙ (d₁ + d₂) + h – клиноременная передача, где h – высота клинового ремня.

Длина ремня определяется по следующей формуле:

После определения расчётной длины её округляют до ближ. стандар. значения.

Мин. угол обхвата для плоскоременной передачи– 150°, для клиноременной– 110°.

Силы в ременной передаче:

Для работы ремень предварительно натягивают, создавая усилие F₀.

В процессе работы передачи усилия в ремне изменяются и становятся равными:

F₁ = F₀ + F_t/2 – для набегающей ветви;

F₂ = F₀ - F_t/2 – для cбегающей ветви.

При облегании ремнём шкива в ремне возникают центробежные силы:

F_v = ρ ∙ A ∙ V², где ρ – плотность ремня; А – площадь поперечного сечения ремня; V – линейная скорость ремня.

Условно считают, что сила F_п действует по линии центров и её рассчитывают по формуле: F_п = 2 · F₀ · sin (α₁/2).

Скольжение ремня по шкивам:

Существует 2 вида скольжения:

1) упругое (обусловлено разницей усилий в ветвях ремня);

2) пробуксовка.

Передаточное отношение ременной передачи:

Линейная скорость обода шкива:

где

ξ – коэффициент, характеризующий проскальзывание ремня.

Так как проскальзывание ремня зависит от режима нагружения, то U не является постоянным.

- упругое скольжение.

Расчёт ременных передач:

Основной расчёт ременных передач – на тяговую способность. Проверочный расчёт ременных передач – на долговечность.

Тяговая способность ремня обусловлена сцеплением ремня со шкивом. Долговечность ремня – свойство сопротивляться усталостному разрушению.

Допускаемая окружная сила определяется по формуле:

(где - несущая способность ремня);

η = 0,95 ÷ 0,97; φ₀ = 0,4 ÷ 0,5 – для плоских ремней;

η = 0,92 ÷ 0,96; φ₀ = 0,7 ÷ 0,8 – для клиновых ремней.

При расчете клиноременной передачи определяют допуск. мощность передаваемую одним ремнем в данных конкретных условиях.

Величина этой мощности опр. след. соотношением:

, -допуск. мощность в типовых условиях; - коэф-ты, учит. особенности конструкции и условия эксплуатации конкретной передачи(С_α – учит. угол обхвата; С_L – длину ремня; С_U – перед. отношение; С_p – динамичность нагружения).

Зная [p] можно опр. кол-во ремней, необх. для передачи заданной мощности:

, С_Z – коэф-т, учит. кол-во ремней.

При исп. нескольких ремней подбирают комплект. При выходе из строя одного ремня должен быть заменен весь комплект.

Способы натяжения ремней:

1. При помощи веса электродвигателя;

2. При помощи натяжного приспособления.

Преимущества ременной передачи:

1. простота

2. возможность обеспечения больших межцентр. расстояний (до 15 м)

3. высокая частота вращения

4. плавность и бесшумность работы

5. хорошие демпфирующие свойства

Недостатки ременной передачи:

1. низкая долговечность ремня

2. большие (по ср. с зубч. передачами) нагрузки на подшипник

3. непостоянство перед. отнош. из-за проскальзывании ремня

4. чувствительность передачи к влаге и нефтепродуктам

Лекция № 7

Соединения

Шпоночное соединение относится к разъемным, служат для передачи крутящего момента от вала к ступице (или от ступицы к валу).

Выполняется механическим способом с помощью специальных соединительных деталей, устанавливаемых в пазах вала и ступицы – шпонок.

Шпоночные соединения делят на 2 группы:

· Напряженные (с помощью клиновых шпонок), в настоящее время не применяются;

· Ненапряженные (с помощью призматических или сегментных шпонок), в настоящее время применяются в основном в мелкосерийном производстве при невысоких скоростях вращения.

Достоинства:

Простота изготовления и низкая стоимость.

Недостатки:

1. Возможен перекос шпонки под нагрузкой (особенно призматические шпонки).

2. Трудность обеспечения взаимозаменяемости (необходима ручная подгонка).

3. Является концентратором напряжения.

4. Трудность обеспечения соосности вала и ступицы.

Основные причины выхода из строя шпоночных соединений:

1. смятие боковых поверхностей шпонок или пазов вала и ступицы;

2. срез шпонки.

Т.о. основными критериями работоспособности шпоночных соединений являются прочность по напряжениям смятия и прочность по напряжениям среза.