Расчёт шпоночных соединений
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
)dш согласовывают с рядом чисел: 12; 14; 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 65.
3. Соединения клиновыми шпонками
.1 Врезные клиновые шпонки (ГОСТ 8791-68, ГОСТ 8792-68) характеризуются следующими положениями
Свободной посадкой ступицы на вал (с зазором); расположением шпонки в пазе с зазором по боковым граням (рабочими являются широкие грани шпонки); передачей вращающего момента от вала к ступице в основном за счёт сил трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки, рис.4.
Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы на некоторую величину D, равную половине зазора посадки и деформации деталей. Это смещение вызывает дебаланс и неблагоприятно сказывается на работе механизма при больших скоростях вращения. Клиновая форма шпонки может вызвать перекос детали, при котором её торцовая плоскость не будет перпендикулярна к оси вала. Обработка паза в ступице с уклоном, равным уклону шпонки, создаёт дополнительные технологические трудности и часто требует индивидуальной подгонки шпонки по пазу, что совершенно не допустимо в условиях массового производства. Эти недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства, которое без больших затруднений может обеспечить точную посадку ступицы на вал.
Клиновые шпонки врезные и на лыске рассчитываются из условия прочности на смятие:
где b - ширина шпонки выбирается по ГОСТ;
l - длина шпонки, которая может быть равна длине ступицы или определена из чертежа;
f - коэффициент трения между валом, ступицей и шпонкой: f = 0,13…0, 18;
d - диаметр вала, мм.
3.2 Фрикционная шпонка (ГОСТ 8796-68)
Она является одной из разновидностей клиновой шпонки. В этом соединении нагрузка передаётся только трением. Поэтому его можно использовать как предохранительное при перегрузках. Кроме того фрикционная шпонка позволяет регулировать положение ступицы на валу как в угловом, так и осевом направлении. Расчёт фрикционной шпонки производится из условия прочности на смятие:
где s1 - рекомендуемое напряжение смятия: s1 = 40…50 н/мм2.
4. Материал шпонок и выбор допускаемых напряжений
В качестве материала для шпонок рекомендуется применять чистотянутую прутковую сталь с пределом прочности s > 500 н/мм2 (Сталь 45, Сталь 6). шпонка соединение клиновый
Величина допускаемых напряжений зависит от режима работы и прочности материала вала и ступицы.
В нормалях машиностроения на редукторы приняты следующие допускаемые напряжения смятия на шпонках из стали 45:
[sсм] = 50…70 н/мм2 - при непрерывном использовании редукторов с полной нагрузкой;
[sсм] = 130…180 н/мм2 - при среднем режиме использовании редукторов;
[sсм] = 260 н/мм2 - при предельных статических нагрузках.
Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях общего машиностроения при спокойной нагрузке рекомендуется принимать:
при стальной ступице [s]см = 100…150 н/мм2,
при чугунной [s]см = 60…80 н/мм2.
Допускаемое напряжение среза [t]ср выбирается по материалу шпонок в пределах [t]ср = 120…87…54 н/мм2.
Для ступиц из текстолита и древесно-слоистых пластиков допускаемые напряжения на смятие составляют около 20 н/мм2.
Шпонки призматические (по СТ СЭВ 189-75), мм
Таблица 1
Диаметр вала dСечение шпонкиГлубина и радиус закругления пазов b h вал t1 втулка t2r (или фаска s1 x 450)наименьшийнаибольший6…8221,218…10331,81,40,080,1610…12442,51,812…17553,02,317…22663,52,80,160,2522…30874,03,330…381085,03,338…441285,03,344…501495,53,850…5816106,04,30,250,458…6518117,04,465…7520127,54,975…8522149,05,40,40,685…9525149,05,495…1102816106,4
Примечания: 1. Длины призматических шпонок l выбирают из ряда (по СТ СЭВ 189-75) 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200.
. Примеры обозначения шпонки при b=16 мм, h=10мм, l=80мм исполнения А (со скругленными торцами): шпонка 16х10х80 (СТ СЭВ 189-75), то же исполнения В (с плоскими торцами) : шпонка В 16х10х80 (СТ СЭВ 189-75).
Шпонки сегментные (по ГОСТ 8794-68 и ГОСТ 8795-68), мм
Таблица 2.
Диаметр вала dНоминальные размеры шпонокГлубина пазадля шпонок, передающих крутящий моментдля шпонок, фиксирующих элементы b h d1 lвалвтулкарадиус закругления пазов, r t t1наименьшийнаибольший 6…810…1222,676,81,83.7102.912.53.7109.72.93.7102.58…1012…17351312,63,81,40,080,166,51615,75,351312,63,510…1217…2246,51615,751,87,51918,6692221,67,56,51615,74,512…1722…3057,51918,65,52,392221,67102524,58(7,5)(19)18,6(5)0,160,2592221,66,512…2230…386102524,57,52,8112827,38,5133231,410,5Пример обозначения сегментной шпонки размерами b=6 мм, h=10 мм:
шпонка сегм. 6х10 ГОСТ 8794-68.
5. Алгоритм расчета призматической шпонки
. Выбираем материал шпонки с пределом прочности s > 500 н/мм2.
. СТ СЭВ 189-75 по диаметру вала d выбираем шпонку со следующими размерами: b, h, t1 (табл. 1).
. Находим допускаемые напряжения смятия (раздел 4).
4. Определяем рабочую длину шпонки по формуле 1:
. Находим общую длину шпонки
l = lр + b, мм.
Уточняем общую длину шпонки l по стандартному ряду СТ СЭВ 189-75.
6. Проверяем выбранную шпонку под напряжением смятия:
Если это условие не выполняется, то устанавливают две шпонки или увеличивают длину ступицы и соответственно увеличивают длину шпонки. Алгоритм расчета сегментной шпонки аналогичен данному (табл.2).
Пример 1: Выбрать по ст