26. Шпоночные соединения. Достоинства и недостатки, область применения. Типы призматических шпонок, способы изготовления шпоночных пазов.

Общие сведения о шпоночных соединений. Типы и виды шпоночных соединений. Шпонка – деталь, соединяющая вал и ступицу. Она служит для передачи вращающего момента…

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Применение шпонок

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

  1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
  2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
  3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
  4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Призматическая шпонка

Первый вид подразделяется на три — направляющая, закладная и скользящая. При необходимости движения ступицы вдоль валового элемента монтируются скользящие или направляющие шпонки. Концы могут быть с плоскими или скругленными торцами. Главный недостаток — это трудность взаимозаменяемости, а при износе они способны опрокидываться, поэтому в крупном производстве не используются.

27. Соединения призматическими шпонками: расчет и конструкция.

Шпонки обычно подбирают по диаметрувала, т.к. шпонки стандартизованы.

В расчетах принимают, что шпонка нагруженасилой от момента img-uqtgik.pngи по этой силе выполняют расчеты. Глубинаврезания паза в вале такова, чторассчитывать надо только выступающуючасть шпонки. Если шпонка выбираетсяпо стандарту, то она рассчитываетсятолько на смятие.

img-cShyL6.png

img-0A8ODC.png,lр – рабочая длина шпонки.

img-nXJi5j.png,где S – коэффициент безопасности.

Если по каким то причинам шпонку неудалось выбрать по стандарту, ее ещесчитают на срез: img-9sbHYn.png.

Литература

  • Под ред. Ишлинский А. Ю. Новый политехнический словарь. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. — С. 671. — ISBN 5-7107-7316-6.
modif.png Эта страница в последний раз была отредактирована 12 октября 2019 в 07:41.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Цилиндрическая шпонка

Штифтовые или цилиндрические используются на концевых участках валового компонента, важно чтобы соединяемые материалы были одинаковы по твердости и плотности, что сдерживает их повсеместное использование.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное). Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

А.1 Предельные отклонения угла уклона по ГОСТ 8908

А.2 Размеры и допуски шпонок и шпоночных пазов для диаметра вала свыше 630 мм указаны в таблице А.1

Таблица А.1

мм
Диаметр вала Шпонка Шпоночный паз
Толщина Расчетная ширина Фаска Глубина Расчетная ширина Радиус
Номи- нал Пред. откл. h11 не менее не более во втулке во втулке на валу не более не менее
Номи- нал Пред. откл. Номи- нал Пред. откл.
670 46 0

-0,160

169,4 4,0 5,0 46 0

-0,4

46,5 +0,4 0 169,4 170,2 4,0 3,0
710 50 181,6 4,0 5,0 50 50,5 181,6 182,3 4,0 3,0
750 50 187,1 4,0 5,0 50 50,5 187,1 187,8 4,0 3,0
800 54 0

-0,190

200,7 4,0 5,0 54 54,5 200,7 201,4 4,0 3,0
850 58 214,3 4,0 5,0 58 58,5 214,3 215,2 4,0 3,0
900 62 227,9 4,0 5,0 62 62,5 227,9 228,7 4,0 3,0
950 66 241,5 4,0 5,0 66 66,5 241,5 242,4 4,0 3,0
1000 66 248,3 4,0 5,0 66 66,5 248,3 249,2 4,0 3,0

А.3 Параметры шероховатости поверхности элементов шпоночных соединений приведены в приложении Б.

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Например:

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78;
Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Скачать ГОСТ 23360-78

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели.
Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

Пример чертежа шпоночного соединения

28. Соединения сегментными шпонками: конструкция и расчет.

img-Y0dCrr.png

Сегментная шпонка является разновид­ностью призматическойшпонки, так как принцип работы этойшпонки подобен прин­ципу работы призма­тической шпонки. Кон­струкция соединения с помощью сегментнойшпонки показана на рис. Глубокаяпо­садка шпонки обеспе­чивает ейболее устой­чивое положение, чем у простой призмати­ческой шпонки. Одна­ко глубокий паз значительноослабляет вал, поэтому сегмент­ные шпонки применяют главным образом для закрепления деталей на малонагруженных участках валах, например на концах валов. Аналогичносоединению с призматической шпон­койдля сегментной шпонки получим

img-_242SM.png

При длинных ступицах можно ставить в ряд по оси вала две сегментныешпонки.

Бывает, что такие шпонкисчитают еще и на срез img-7gmTT2.png.

29. Шлицевые соединения. Назначение и типы шлицевых (зубчатых) соединений, их сравнительная оценка. Областьприменения. Способы центрированиядеталей шлицевых соединений, обоснование выбора способа центрирования.

img-fk_jcQ.png

Шлицевые соединения валовсо ступицами (зубча­тых колес, шкивови т. п.) применяют для передачи вращаю­щегомомента. На валу изготовляют выступы(зубья), входя­щие вовпадины (шлицы) ступицы.

Достоинства шлицевыхсоединений: высокая несущая спо­собностьблагодаря значительно большей рабочейповерхности шлицев; высокая усталостнаяпрочность вала вследствие не­значительнойконцентрации напряжений; возможностьпри­менения точных и производительныхметодов обработки шли­цев в ступицах(протягиванием) и зубьев на валах(фрезерова­нием червячными фрезами,шлифованием, как при нарезании зубьевзубчатых колес). Этим достигается высокаяточность центрирования шлицевыхсоединений.

Недостатки: высокая стоимостьсоединений из-за сложнос­титехнологического оборудования(зубофрезерные, протяж­ные и шлифовальныестанки); изготовление шлицевых соеди­ненийстановится экономическицелесообразным лишь при крупносерийноми серийномпроизводствах.

Различают шлицевые соединениянеподвижные и подвиж­ные свозможностью перемещениядеталей вдоль оси подна­грузкой или безнагрузки. (Например, шлицевые соединениясверлильных шпинделейстанков, карданных валов автомо­билейи др.) Шлицевые (зубчатые) соединениястандартизова­ны. При данном диаметресоединения стандартами установле­ночисло и размеры шлицев (зубьев), а такжедопуски на их раз­меры.

В машиностроении применяют прямобочные,эвольвентные и треугольные шлицы.

В настоящее время наиболеераспространены давно приме­няемыепрямобочные шлицевыесоединения (около 80%) поГОСТу 1139-80. В поперечном сечении профильпрямобочных шлицев очерчиваетсяокружностью выступов зубь­ев D,окружностью впадин d,и прямыми, определяющимипо­стоянную толщину зубьев b.Стандартом предусмотренытри серии соединений: легкая, средняяи тяжелая. С переходом от легкой к среднейи тяжелой сериям при одном и том жевнут­реннем диаметре d,увеличивают наружныйдиаметр Dи число зубьев z,что повышает несущую способностьсоединений. Соединения с прямобочнымишлицами выполняют с центри­рованиемпо наружному диаметру D,по внутрен­нему диаметру d,и по боковым граням b.

img-Md_TAc.png

При выборе способацентрирования руководствуются вели­чинойи характером нагрузки на соединение,требованиями по точности центрированиядеталей соединения. Несущую способностьшлицевых соединений и износостойкостьшлицев можно значительно увеличитьповышением твердости рабочей поверхности(боковых граней) шлицев путем закалкиих до высокой твердости. Однако послезакалки происходит искаже­ниесопрягаемых поверхностей, которое можноустранить лишь последующим шлифованием,которое не всегда можно выполнить.Наружное шлифование шлицевых валов подиа­метру Dвыполняется легко;сложнее шлифовать отверстия в ступицахпо диаметру dи боковые грани зубьевшлицевых ва­лов; невозможно шлифоватьбоковые грани шлицев и впадины междушлицами по диаметру Dу ступиц.

Наиболее надежным (но иболее сложным в изготовлении) являетсясоединение, в котором вал и ступицазакалены до вы­сокой твердости посленарезки зубьев. В этом случае дляполу­чения необходимой точностисопряжения ступицу и вал цент­рируютпо диаметру d.Менее надежным, но иболее простым в изготовлении являетсясоединение, в котором отверстие сту­пицыне закалено и поэтому может бытьокончательно получе­но протягиванием,а вал с предварительно нарезаннымизубья­ми закаливается и шлифуется понаружному диаметру D.В этом случае центрированиеосуществляют по D.И, наконец, самое простое в изготовлении,но и менее надежное центриро­ваниепо боковым поверхностям зубьев применяютв тихоход­ных механизмах при большихвращающих моментах. Вал и ступица в этомслучае не закалены и зубья на нихокончатель­но нарезают (протягивают)без шлифования.

Более перспективны соединенияс эвольвентными зубьями (шлицами).Их выполняют с центрированием по боковым,ра­бочим поверхностям или по наружномудиаметру; наиболее распространен первыйспособ центри­рования из-за простотыего получения. Профиль эвольвентныхшлицев очерчивается, как и профильзубьев эвольвентных зубчатых колес,окружностью вершин, окружностью впа­дини эвольвентами с углом зацепления 30°(у зубчатых колес 20°) при уменьшеннойвысоте зуба h= m(у зубчатых колес h= 2,25m).Размеры эвольвентных шлицев определяютсяпо ГОСТу 6033-88.

img-6uDgPa.png

Достоинства эвольвентных шлицевыхсоединений по срав­нению с прямобочными:выше прочность на изгиб благодаряутолщению зубьев у основания; меньшеконцентрация напря­жений, поэтомувыше сопротивление усталости; вышепроч­ность на смятие благодаряувеличенному числу зубьев; при производстветребуется меньшая номенклатура фрез,так как эвольвентные шлицы одинаковогомодуля можно нарезать од­ной фрезойили долбяком, в то время как приизготовлении прямобочных шлицев длякаждого размера и числа зубьев тре­буетсяотдельная фреза; при обработке зубьев(шлицев) могут быть использованысовершенные технологические процессы,применяемые для изготовления зубьевзубчатых колес.

Недостатки: более дорогие эвольвентныепротяжки для ма­лых диаметров ступиц,шлифование эвольвентных шлицев бо­леесложно, чем прямобочных.

Шлицевые соединения треугольногопрофиля применяют редко при стесненныхгабаритах в радиальном на­правлении.Эти соединения центрируют по боковымсторонам зубьев. Размеры шлицевтреугольного профиля установленыотраслевыми стандартами (ОСТ) и нормалями.В основном их применяют в кинематических(приборных) механизмах. При необходимостибеззазорного соединения применяюткониче­ские соединения треугольногопрофиля с конусностью 1 : 16 на валу.

Клиновая шпонка

Клиновые — это клин, в стандартном исполнении с уклоном 1:100. Рабочими считаются широкие грани, боковые имеют зазор. Такая форма создает напряжение внутри стыковки, вызывая сдвиг ступицы по радиусу, что приводит к контактной деформации. Из-за этого сферы применения сильно ограничены и в ответственных соединениях не используются.

Классификация

Она напрямую зависит от формы применяемых соединителей. Форма делится на виды:

  1. Сегментные.
  2. Призматические.
  3. Круглые.
  4. Тангенциальные.
  5. Клиновые.

По своей классификации соединения могут быть:

  1. Напряженными.
  2. Не напряженными.

Не напряженное соединение получается, если применяются призматические, круглые или сегментные соединители. Они исключают монтажное напряжение. Установка их на валы проводится с натягиванием. Это обеспечивает плотное крепление, центрирование и исключает появление коррозии.

При установке клинового или тангенциального вкладыша возникает напряженное или монтажное соединение. Тангенциальная вкладка похожа на клиновую и является ее подвидом. При их установке появляется радиальное напряжение, что ведет к разбалансированной работе механизма.

Призматическая шпонка может иметь плоскую или округленную торцевую часть. Округленная часть проще устанавливается. Наличие соединителя с плоским торцевой частью исключает его движение по валу.

Сегментный соединитель устанавливается на редукторы, которые работают с низкой частотой вращения влаов. Это обусловлено тем, что под вкладыш делается глубокий паз, который снижает прочность вала. Они легко устанавливаются в паз и просто вынимаются. Глубокая посадка в пазу обеспечивает устойчивость соединителя, исключает необходимость дополнительного крепежа.

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Скачать ГОСТ 8787-68

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Пример монтажа шпонки типа вотерстоп

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Виды посадок

Различают три типа соединений (посадок), это:

  • свободная посадка — используется при сложных условиях проведения сборочных работ, для подвижных сцеплений при ненагружаемом рабочем режиме.
  • нормальная посадка — для создания неподвижных сцеплений, которые не нуждаются в частых разборках.
  • плотная посадка — для композиций с малым количеством разнонаправленных нагрузок.

Шпоночные соединения

Характеристика шпоночных соединений

Шпоночное соединение образуют вал, шпонка и ступица колеса (шкива, звездочки и т. п.) .
Шпонка представляет собой стальной брус, устанавливаемый в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента от вала к ступице и наоборот.
Основные типы шпонок стандартизированы.

Шпоночные пазы на валах получают фрезерованием дисковыми или концевыми фрезами, в ступицах – протягиванием (см. рис. 1) .

Достоинства шпоночных соединений – простота конструкции, вследствие чего их широко применяют во всех областях машиностроения.

Недостатки – шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали. Ослабление вала обусловлено не только уменьшением его сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения, вызываемой шпоночным пазом.

Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении: при изготовлении паза концевой фрезой, требуется ручная пригонка шпонки по пазу; при изготовлении дисковой фрезой – крепление шпонки в пазу винтами от возможных осевых перемещений.

Виды шпонок и их назначение

Классификация шпоночных соединений

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные и напряженные.
Ненапряженные соединения получают при использовании призматических и сегментных шпонок. При сборке этих соединений в деталях не возникает монтажных напряжений. Для обеспечения центрирования и исключения контактной коррозии (фретинг-коррозии) ступицы устанавливают на валы с натягом.

Напряженные соединения получают при применении клиновых и тангенциальных шпонок (рис. 2) . При сборке таких соединений возникают предварительные (монтажные) напряжения. Тангенциальные шпонки являются разновидностью клиновых шпонок. При запрессовке клиновых шпонок в соединении возникают распорные радиальные силы, что приводит к появлению дисбаланса.
Клиновые шпонки в настоящее время применяются редко, поэтому их методика расчета на прочность здесь не рассматривается.

Виды шпонок и их назначение

По форме различают три основных типа шпонок (кроме клиновых и тангенциальных, рис. 2) – призматические , сегментные и круглые .

Призматические шпонки (рис. 3) изготавливают в нескольких исполнениях – с плоскими и скругленными торцами. Округление торцов шпонки облегчает монтаж конструкции.
Шпонки с плоскими торцами устанавливают вблизи деталей (концевых шайб, колец и т. п.) , препятствующих ее осевому перемещению, поскольку призматическая шпонка не препятствует осевому перемещению деталей вдоль вала.
Иногда для фиксации от осевого смещения призматические шпонки фиксируют распорными втулками или установочными винтами.

Виды шпонок и их назначение

Сегментные шпонки (рис. 3) , как и призматические, работают только боковыми гранями. Их применяют при передаче относительно небольших вращающих моментов, так как глубокий паз значительно ослабляет вал.
Сегментные шпонки и пазы для них просты в изготовлении и удобны для монтажа и демонтажа. Глубокая посадка шпонки обеспечивает ей устойчивое положение.
В отличие от призматических шпонок, сегментные шпонки не нуждаются в дополнительной фиксации от осевого перемещения.

Материал шпонок и допускаемые напряжения

Стандартные шпонки изготовляют из специального сортамента среднеуглеродистой чистотянутой стали с σв ≥ 600 МПа – чаще всего из сталей марок Ст6, 45, 50.

Допускаемые напряжения смятия [σ]см для шпоночных соединений зависят от материала ступицы (вал, как правило, изготовляют из стали) , типа посадки ступицы и характера нагрузки.

Так, неподвижное соединение при стальной ступице допускает напряжение 140…200 МПа, при чугунной ступице – 80…110 МПа. Большие напряжения допускаются при постоянной нагрузке, меньшие – при переменной.

Допускаемое напряжение при срезе шпонок [τ]ср = 70…100 МПа (Н/мм2). Большие допускаемые напряжения принимают для постоянной нагрузки.

Расчет шпоночных соединений

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность.
Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют расчетом на прочность.
Характер напряжений, возникающих в шпоночном соединении во время работы, показан на рис. 4 . Шпонки работают на смятие и срез, а боковые стенки пазов на валах и в ступицах – на смятие.

Размеры шпонок и пазов подобраны так, что прочность их на срез и изгиб обеспечивается, если выполняется условие прочности на смятие, поэтому основной расчет шпоночных соединений – расчет на смятие шпонки. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят.

При расчете условно принимают, что напряжение σсм смятия распределяются равномерно по площади контакта боковых граней шпонок и шпоночных пазов, а прочность материала, характер соединения, режим работы учитываются при выборе допускаемого напряжения [σ]см .

Виды шпонок и их назначение

Проверочный расчет соединения призматической шпонкой выполняют по условию прочности на смятие (см. рис. 4):

где: F1 – окружная сила, передаваемая шпонкой, Асм – площадь смятия шпонки (мм 2 ).

где: T = передаваемый момент (Нм); d – диаметр вала (мм).

На смятие рассчитывают выступающую из вала часть шпонки, которая имеет меньшую площадь смятия.
При определении площади смятия Асм учитывают размер фаски f , который для стандартных шпонок примерно равен 0,06h (здесь h – общая высота шпонки) .

Шпонка с фаской f = 0,06h имеет расчетную площадь Асм смятия:

где: t1 – глубина шпоночного паза на валу (мм); lр – расчетная длина шпонки (мм).
Для шпонок с плоскими торцами lp = l , со скругленными торцами lp = l – b .

Подставив значения F1 и Асм в формулу проверочного расчета, получим:

В проектировочном расчете соединения, после выбора размеров b и h поперечного сечения шпонки по стандарту, определяют расчетную рабочую длину lp :

Длину ступицы lст принимают на 8…10 мм больше длины шпонки. Если длина ступицы больше величины 1,5d , то шпоночное соединение целесообразно заменить на шлицевое или соединение с натягом, чтобы избежать значительной неравномерности распределения напряжений по длине шпонки.

Проверочный расчет соединения сегментной шпонкой выполняют на смятие:

где: lp ≈ l – рабочая длина шпонки (мм); (h – t) – рабочая глубина паза в ступице (мм).

Поскольку сегментные шпонки выполняются узкими, их, в отличие от призматических, проверяют на срез.
Условие прочности при срезе:

где: b – ширина шпонки (мм); [τ]сp – допускаемое напряжение на срез.

Рекомендации по конструированию шпоночных соединений

При проектировании и конструировании шпоночных соединений следует придерживаться следующих рекомендаций, основанных на опыте эксплуатации и аналитических выводах:

  • Перепад диаметров ступеней вала с призматическими шпонками назначают из условия свободного прохода детали большего посадочного диаметра без удалении шпонки из паза на участке меньшего диаметра.
  • При наличии нескольких шпоночных пазов на валу их располагают на одной образующей.
  • Из удобства изготовления рекомендуют для разных ступеней одного и того же вала назначать одинаковые по сечению шпонки, исходя из ступени меньшего диаметра.
    Прочность шпоночных соединений при этом оказывается вполне достаточной, поскольку окружные силы на разных участках вала обратно пропорциональны диаметру, поэтому на участках с большим диаметром окружная сила будет меньше.
  • При необходимости установки двух сегментных шпонок их ставят вдоль вала в одном пазу ступицы. Постановка нескольких шпонок в одном соединении сильно ослабляет вал, поэтому рекомендуется в этом случае перейти к шлицевому соединению.

Пример проектировочного расчета шпонки

Задача Выбрать тип стандартного шпоночного соединения стального зубчатого колеса со стальным валом и подобрать размеры шпонки.
Виды шпонок и их назначениеДиаметр вала d = 45 мм .
Соединение передает вращающий момент Т = 210 Нм при спокойной нагрузке.

Решение
Выполняем проектировочный расчет, на основании которого подбираем нужную шпонку.

Выбор соединения:

Для соединения вала с колесом принимаем широко распространенную призматическую шпонку со скругленными торцами ( исполнение I) .

Расчетные размеры шпонки и паза на валу:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость между диаметром вала, размером сечения шпонки и глубиной паза, принимаем для d = 45 мм :

b = 14 мм ; h = 9 мм , глубина паза на валу t1 = 5,5 мм .

Допускаемые напряжения:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость допускаемого напряжения от типа шпоночного соединения и материала ступицы, принимаем для стальной ступицы, неподвижного соединения и спокойной нагрузки:

Расчетная длина шпонки:

lp = 2×10 3 Т / d(0,94h – t1) [σ]см = (2000×210) / 45(0,94×9 – 5,5)190 = 16,6 мм .

5. Длина шпонки с закругленным торцом: l = lp + b = 16,6 + 14 = 30,6 мм .
В соответствии со стандартом принимаем длину шпонки l = 32 мм .

6. Длина ступицы колеса: lст = l + 10 мм = 32 + 10 = 42 мм , что допустимо.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...