5. Підбір шпонок ( шліцевих з’єднань чи посадок з натягом) та їх перевірковий розрахунок
5.1. По номінальному діаметру з’єднання та довжині ступиці підібрати стандартну призматичну шпонку ( див. табл.38)
Таблиця 38
Шпонки призматичні ( ГОСТ 23360-78 ), мм
Діаметри вала |
Переріз шпонки |
Фаска |
Глибина паза |
Довжина |
||
b |
h |
Вала t1 |
Ступиці t2 |
|||
Більше 12 до 17 |
5 |
5 |
0,25...0,4 |
3 |
2,3 |
10…56 |
» 17 » 22 |
6 |
6 |
3,5 |
2,8 |
14…70 |
|
» 22 » 30 |
8 |
7 |
0,4...0,6 |
4 |
3,3 |
18…90 |
» 30 » 38 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
22…110 |
|
» 38 » 44 |
12 |
8 |
5 |
3,3 |
28…140 |
|
» 44 » 50 |
14 |
9 |
5,5 |
3,8 |
36…160 |
|
» 50 » 58 |
16 |
10 |
6 |
4,3 |
45…180 |
|
» 58 » 65 |
18 |
11 |
7 |
4,4 |
50…200 |
|
» 65 » 75 |
20 |
12 |
0,6...0,8 |
7,5 |
4,9 |
56…220 |
Примітки: 1. Довжини шпонок вибирають із ряду: 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; 250.
2. Приклад умовного позначення призматичної шпонки: Шпонка 12x8x40 ГОСТ 23360-78.
Вибрану шпонку перевірити на зминання за умовою:
де
та
–
відповідно розрахункове та допустиме
напруження зминання, МПа;
= (100…120) МПа – при стальній ступиці;
= (50…60) МПа – при чавунній ступиці.
Т – передаваний обертаючий момент, Н · м;
d – діаметр вала, мм;
h – висота шпонки, мм
t1 – глибина паза вала, мм
lp – розрахункова довжина шпонки, мм
де
– повна довжина шпонки
–
ширина
шпонки
Якщо умова міцності не витримується, то слід:
а) збільшити довжину ступиці;
б) збільшити діаметр з’єднання і повторити розрахунок.
Якщо задовільного результату досягти не вдається, то для вихідних кінців валів слід прийняти шліцеве з’єднання, а для посадки колеса ( чи шестерні) на вал-посадку з натягом.
5.2. Шліцеве з’єднання.
За табл. 39 прийняти параметри шліцевого з’єднання:
D – зовнішній діаметр
m – модуль
z – кількість зубів (шліців)
Таблиця 39
З’єднання шліцеві евольвентні ( ГОСТ 6033-80 ), мм
Номінальний діаметр D |
Модуль |
|||||||
Ряд 1 Ряд 2 |
― 1 |
1,25 ― |
― 1,5 |
2 ― |
― 2,5 |
3 ― |
||
Ряд 1 |
Ряд 2 |
Число зубів |
||||||
20 ― 25 ― 30 ― 35 ― 40 ― 45 ― 50 ― 55 ― 60 |
― 22 ― 28 ― 32 ― 38 ― 42 ― 48 ― 52 ― 58 ― |
― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― |
18 20 24 26 28 30 34 36 38 40 44 46 48 50 54 56 58 |
14 16 18 21 22 24 26 29 30 32 34 37 38 40 42 45 46 |
12 13 15 17 18 20 22 24 25 26 28 30 32 33 35 37 38 |
8 9 11 12 13 14 16 18 18 20 21 22 24 2 26 28 28 |
6 7 8 10 10 11 12 14 14 15 16 18 18 19 20 22 22 |
― 6 7 8 8 9 10 11 12 12 13 14 15 16 17 18 18 |
― 65 ― 70 ― 75 ― 80 |
62 ― 68 ― 72 ― 78 ― |
― ― ― ― ― ― ― ― |
― ― ― ― ― ― ― ― |
48 50 53 54 56 58 60 62 |
40 42 44 45 46 48 50 52 |
30 31 32 34 34 36 38 38 |
23 24 26 26 27 28 30 30 |
19 20 21 22 22 24 24 25 |
Примітки: При виборі номінальних діаметрів та модулів ряд 1 є переважним.
Виконати перевірку шліцевого з’єднання за умовою:
де та – відповідно розрахункове та допустиме напруження зминання, МПа
= (80..120) МПа – при не загартованих шліцах;
= (120..150)МПа – при загартованих шліцах;
Т – передаваний обертаючий момент, Н · м;
– середній
діаметр з’єднання;
мм2
– площа зминання одного шліца.
– робоча
довжина шліців, мм ( приймається
конструктивно).
5.3. З’єднання з натягом
В з’єднанні з натягом слід забезпечити шорсткість посадочних поверхонь вала – не грубіше Ra0,8, отвору – Ra1,6, відхилення від циліндричності посадочних поверхонь – в межах 0,3 допуску на діаметр, посадку отвору – по Н7 чи Н8, вала – за розрахунком.
Розрахунок посадки вала.
Питомий тиск в з’єднанні, МПа:
,
де Tmax – пусковий момент, Н · м
Tmax = ( 1,5…2) Т,
де T – номінальний обертаючий момент на валові;
s=2 – запас зчеплення ( враховує ослаблення посадки з часом);
f – коефіцієнт тертя ( f=0,1 при складанні напресовуванням і f= 0,14 при складанні з нагріванням);
d – номінальний діаметр з‛єднання, мм;
l – довжина ступиці, мм
Коефіцієнт жорсткості:
де dст – зовнішній діаметр ступиці
Розрахунковий натяг
Основне ( нижнє) відхилення вала:
де U – поправка на зрізування та зминання мікронерівностей при складанні з’єднання ( при напресовуванні U= 20 мКм, при нагріванні U=0)
IT0 – допуск на діаметр отвору ( див. табл. 40.)
Таблиця 40
Граничні відхилення отворів та валів в посадках з натягом, мкм ( система отвору )
Номі- нальні Розміри, мм |
Поля допусків отворів |
Поля допусків вала |
|||||||||
Н7 |
Н8 |
р6 |
r6 |
s6 |
t6 |
s7 |
и7 |
и8 |
х8 |
z8 |
|
Більше 10 до 14 » 14 » 18 |
+18 0 +18 0 |
+27 0 +27 0 |
+29 +18 +29 +18 |
+34 +23 +34 +23 |
+39 +28 +39 +28 |
― ― ― ― |
+46 +28 +46 +28 |
+51 +33 +51 +33 |
+60 +33 +60 +33 |
+67 +40 +72 +45 |
+77 +50 +87 +60 |
» 18 » 24
» 24 » 30
» 30 » 40
» 40 » 50
» 50 » 65
|
+21 0 +21 0 +25 0 +25 0 +30 0 |
+33 0 +33 0 +39 0 +39 0 +46 0 |
+35 +22 +35 +22 +42 +26 +42 +26 +51 +32 |
+41 +28 +41 +28 +50 +34 +50 +34 +60 +41 |
+48 +35 +48 +35 +59 +43 +59 +43 +72 +53 |
― ― +54 +41 +64 +48 +70 +54 +85 +66 |
+56 +35 +56 +35 +68 +43 +68 +43 +83 +53 |
+62 +41 +69 +48 +85 +60 +95 +70 +117 +87 |
+74 +41 +81 +48 +99 +60 +109 +70 +133 +87 |
+87 +54 +97 +64 +119 +80 +136 +97 +162 +122 |
+106 +73 +121 +88 +151 +112 +175 +136 +218 +172 |
» 65 » 80
» 80 » 100
» 100 » 120
» 120 » 140 » 140 » 160
|
+30 0 +35 0 +35 0 +40 0 +40 |
+46 0 +54 0 +54 0 +63 0 +63 |
+51 +32 +59 +37 +59 +37 +68 +43 +68 |
+62 +43 +73 +51 +76 +54 +88 +63 +90 |
+78 +59 +93 +71 +101 +79 +117 +92 +125 |
+94 +75 +113 +91 +126 +104 +147 +122 +159 |
+89 +59 +106 +71 +114 +79 +132 +92 +140 |
+132 +102 +159 +124 +179 +144 +210 +170 +230 |
+148 +102 +178 +124 +198 +144 +322 +170 +253 |
+192 +164 +232 +178 +264 +210 +311 +248 +343 |
+256 +210 +312 +258 +364 +310 +428 +365 +478 |
Примітка: Ряд рекомендованих посадок:
По
обчисленому значенню
за табл. 40 вибирається посадка вала та
з’єднання в цілому.