Критерии работоспособности и расчет шпоночных соединений

Соединяемые детали вращаются, следовательно действует вращающий момент Т, равный моменту на этом валу. Вращающий момент определяется окружной силой .

При работе вращающий момент передается с вала на ступицу или наоборот боковыми гранями шпонки, на которых возникают напряжения смятия, а в продольном сечении шпонки возникают напряжения среза.

Рис. 4. Соединение призматической шпонкой

Прочность шпоночного соединения проверяют на смятие по формуле:

,

где - окружная сила, Н; - площадь смятия, мм²; - вращающий момент, Н м; - диаметр вала, мм; - высота шпонки, мм; - длина шпонки, мм; - допустимое напряжение смятия, МПа. (меньшие значения для чугунных ступиц, большие для стальных).

Проверку на срез делают по формуле: , где - ширина шпонки, мм; - допустимое напряжение на срез, МПа.

Шлицевые соединения

Шлицевые соединения образованы выступами–зубьями на валу, входящими во впадины-пазы во втулке (рис. 1). Рис. 1. Шлицевой вал (1) и втулка (2)

Классификация шлицевых соединений

По конструкции шлицы бывают: - прямобочные, - эвольвентные, - треугольные.

Рис. 2. Профили шлицев

Прямобочные шлицевые соединения различают по способу центрирования. Наиболее точное цент­рирование по наружному диаметру D (а).

Рис. 3. Способы центрирования шлицевых соединений

Шлицевые соединения подбирают по ГОСТ в зависимости от диаметра вала.

По сравнению со шпоночными, шлицевые соединения имеют следующие достоинства:

- большая нагрузочная способность, т.к. поверхность контакта больше;

- нет необходимости в дополнительных деталях;

- концентрация напря­жений у основания шлицев меньше, чем в пазах шпоночного соединения.

Недостатки:

- возникновение местных напряжений в пазах;

- неравномерное распределение нагрузки между шлицами;

- необходимость при изготовлении специального режущего и измерительного инструмента.

Критерии работоспособности и расчет шлицевых соединений

Основным критерием работоспособности шлицевых соединений является:

- сопротивление смятию рабочих (боковых) поверхностей шлицев.

Расчет шлицевых соединений на прочность проводят по напряжениям смятия на боковых поверхностях шлица.

Если шлицевое соединение нагружено крутящим моментом T , то на боковой поверхности шлицев возникают напряжения смятия: :, МПа где - расчетный вращающий момент; - средний диаметр шлицевого соединения; - площадь смятия, где - рабочая высота зубьев, - длина ступицы, - число зубьев; - допускаемое среднее напряжение на смятие. Тогда . Для учета неравномерности распределения нагрузки по шлицам вводят коэффициент .

Резьбовые соединения

Резьбовыми называются разъемные соединения, собранные с помощью крепежных деталей или резьбы, выполненной на соединяемых деталях. Резьбовые соединения получили самое распространенное применение в машиностроении.

Основным элементом резьбового соединения является резьба, которая получается путем прорезания на поверхности деталей канавок по винтовой линии.

Рис. 1. Основные типы резьб

В качестве основной крепежной резьбы применяется метрическая резьба.

1. Метрическая резьба, имеет профиль в виде равностороннего треугольника, угол при вершине . Радиальный зазор в резьбе делает ее негерметичной. Метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. Метрическая резьба с крупным шагом обозначается: М20, т.е. диаметр резьбы 20 мм. (с мелким шагом добавляют шаг -

Также применяется: дюймовая резьба (1 дюйм = 25,4 мм), имеет профиль равнобедренного треугольника с углом при вершине , трубная резьба, мелко- дюймовая резьба, с закругленными выступами и впадинами. Отсутствие радиальных зазоров делает резьбовое соединение герметичным, трапецеидальная резьба – это основная резьба в передаче винт-гайка, упорная резьба имеет профиль неравнобокой трапеции с углом 30⁰, прямоугольная, круглая резьба – профиль состоит из дуг, сопряженных прямыми линиями. Угол профиля – 30⁰ .