45. Соединения типа "вал - ступица":шпоночные, шлицевые

Для передачи вращения от вала к ступице зубчатого колеса, шкива, звездочки и других соосных деталей широко используют различные соединения зацеплением. В соединениях зацеплением (шпоночных, шлицевых и др.) передача нагрузки осуществляется за счет силового замыкания деталей через шпонки, зубья и дру­гие подобные детали. Благодаря этому соединения являются разъ­емными, Однако трудоемкость изготовления таких соединений сравнительно высокая.

шпонки 1 – специальной детали, закладываемой в пазы со­единяемых вала 2 и ступицы 3 (рис. 6.13).

трудоемки в изготовлении, требуют руч­ной пригонки. Это ограничивает использование в машинах массового производства.

Основным для соединений призматическими шпонками является условный расчет на смятие.

где T – вращающий момент; l_p – рабочая длина шпонки t₂=0,4h– глубина врезания шпонки в ступицу; – допускаемое напряжение на смятие.На практике сечение шпонки подбирают по ГОСТ

Шлицевое соединение условно можно рассмат­ривать как многошпоночное, у которого шпонки выполнены как од­но целое с валом. меньшие радиальные габариты, высокую несущую способность, взаимозаменяемы и обеспечивают хорошее центрирование деталей. позволяют использовать соединения в условиях массового производства. По форме поперечного сечения различают три типа соедине­ний: прямобочные, эвольвентные; треугольные.

Проектирование и расчет соединений. Основные размеры (на­ружный диаметр D и длину l) шлицевого соединения задают при конструировании вала. Длину соединения принимают не более 1.5D;

Условие прочности по допуска­емым напряжениям смятия имеет вид

где d_m – средний диаметр соединения; Z – число зубьев; h и l– соответственно высота и длина поверхности контакта зубь­ев; – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев = 0.5-0.7); – допускаемое напряжение смятия на боковых поверхностях.

46. Соединения типа "вал - ступица":

Профильные соединения. Штифтовые соединения.

Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и та­ким образом обеспечивается жест­кое фиксирование деталей в окружном направлении и передача вращения. Профильные соединения рас­считывают на смятие. Условие прочности по допускаемым напря­жениям для соединения:

где l – длина соединения, обычно l = (1-2)d; b – ширина прямолинейной части грани; – допускаемое напряжение смя­тия, для термообработанных поверхностей = 100-140 МПа.

Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках преимущественно в приборостроении.

Штифтовое соединение работает на срез и смятие. Для расчета соединения используют те же зависимости. Условие прочности при срезе радиального штифта;

а условие прочности по смятию:

где F_t – срезающая сила (осевая или окружная); i – число по­верхностей среза; – площадь штифта при срезе; – площадь поверхности смятия (сжатия); = 70-80 МПа – допускаемое напряжение при срезе; = 200-300 МПа – допускаемое напряжение при смятии.

Срезающая сила при передаче вращающего момента

Осевые штифты (круглые шпонки) применяют в машиностроении для передачи вращающего момента в неразъемных соединениях. Материалы детали и вала должны иметь примерно одинаковую твер­дость для исключения увода сверла в сторону менее твердого материала.Число штифтов для передачи заданного вращающего момента

Многоштифтовые соединения этого типа по прочности близки к шлицевым.