14. Расчет шпонок

Расчет сегментных шпонок.

Призматические шпонки рассчитывают на смятие, а в особо ответственных случаях проверяют на срез. При расчете принимают нагружение шпонки по длине равномерно. Условие прочности на смятие: откуда Условие прочности сечения С-С на срез: откуда где [Мкр mах]- наибольший допускаемый крутящий момент, H м;  Мкр - крутящий момент на валу, Н м;  l - рабочая длина шпонки, мм;  d - диаметр вала, мм;  b и h - ширина и высота шпонки, мм;  К - выступ шпонки от шпоночного паза, мм;  [τср] - допускаемое напряжение на срез, МПа;  [σсм] - допускаемое напряжение на смятие, МПа;

В случае установки двух противоположно расположенных шпонок вводят поправочный коэффициент 0,75.  В машиностроении принимают  [σ_см] = (0,3 ... 0,5) σ_т - для неподвижных соединений  и [σ_см] = (0,1 ... 0,2 )σ_т - для подвижных соединений,  где σ_т - предел текучести материала шпонки.

Начало формы

Исполнение
Крутящий момент, Мкр =	, Нм
Диаметр вала, d =	,мм
Размеры шпонки в зависимости от d вала
Допускаемое напряжение на смятие [σсм] =	, МПа
Допускаемое напряжение на срез [τср] =	, МПа

Конец формы

15. Расчет шлицевых соединений.

Число и размеры поперечного сечения шлицев принимают в зависимости от диаметра валапо соответствующему ГОСТу. Длина шлицев определяется длиной ступицы, а если ступица подвижная, то ходом ее перемещения. Расчет шлицевых соединений производят обычно как проверочный. Шлицевые соединения рассчитывают на смятие:

где σ_sm — расчетное напряжение смятия на рабочих поверхностях шлицев; Т — передаваемый крутящий момент; d_c — средний диаметр шлицевого соединения; z — число шлицев; h — высота поверхности контакта шлицев; l — длина поверхности контакта шлицев, принимаемая равной длине ступицы; ψ — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами: ψ=0,7...0,8; [σ_sm] — допускаемое напряжение на смятие рабочих поверхностей шлицев.

Размеры d_c и h определяют из выражений: для прямозубых шлицев (см. рис. 1)

и

для шлицев эвольвентного профиля с центрированием по s (см. рис. 2)

и

где d_d — делительный диаметр; m — модуль зубьев; для шлицев эвольвентного профиля с центрированием по D (см. рис. 3)

и

для шлицев треугольного профиля (рис. 4)

и

16Передачи, в которых движение от одного вала к другому передается за счет трения между рабочими поверхностями враща­ющихся катков (дисков), называют фрикционными.

Фрикционная передача состоит из двух колес (катков) — ведущего и ве­домого, которые прижаты друг к другу с заданной силой. При вращении од­ного из катков, например, ведущего приходит в движение ведомый, благо­даря возникающей силе трения.

Условие работоспособности передачи Т_mp >= F,

где: F — передаточное окружное усилие;

Т_mp — сила трения в месте контакта.

Примечание. Окружное усилие — сила, которая вращает шкив, коленчатый вал, ма­ховик и т. д., направленная по касательной к окружности, по которой движется точка приложения этой силы. Определяют окружное усилие по формуле F = М/r,

где: М — вращающий момент;

r — расстояние от точки приложения окружного усилия до оси вращения.

Если это условие нарушается, то возникает буксование, то есть ведомый каток не вращается, а ведущий скользит по нему.

Передаточное число фрикционной передачи — отношение угло­вых скоростей ведущего и ведомого валов — не может быть строго постоян­ным, так как всегда существует относительное проскальзывание катков, изменяющееся в зависимости от нагрузки.

Различают фрикционные передачи с условно постоянным передаточным числом между валами с параллельными пересекающимися осями и переда­чи с переменным передаточным числом (вариаторы) без промежуточного звена и с промежуточным звеном.

В зависимости от условий работы фрикционные передачи подразделяют на открытые, работающие всухую, и закрытые, работающие в масле. Коэф­фициент трения в открытых фрикционных передачах выше, а прижимное усилие катков меньше. В закрытых фрикционных передачах масляная ван­на делает скольжение менее опасным, кроме того, обеспечивается отвод тепла и увеличивается долговечность передачи.

Достоинства фрикционных передач:

- простота конструкции и обслуживания;

- плавность передачи движения и регулирования скорости и бесшумность работы;

- большие кинематические возможности (преобразование вращатель­ного движения в поступательное, бесступенчатое изменение скоро­сти, возможность реверсирования на ходу, включение и выключение передачи на ходу без остановки);

- за счет возможностей пробуксовки передача обладает предохрани­тельными свойствами. Однако после пробуксовки передача, как пра­вило, резко ухудшает свои качества - появляются лыски на катках, неравномерно срабатываются фрикционные поверхности и т.д. По­этому использовать пробуксовку как предохранительное средство не рекомендуется;

- отсутствие мёртвого хода при реверсе передачи;

 - равномерность вращения, что удобно для приборов;

- возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа, причем на ходу, без остановки передачи.

 

Недостатки фрикционных передач:

- непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания;

- незначительная передаваемая мощность (открытые передачи - до 10-20 кВт; закрытые - до 200-300 кВт);  

- для открытых передач сравнительно низкий КПД;

- большое и неравномерное изнашивание катков при буксовании;

- необходимость применения опор валов специальной конструкции с прижимными устройствами (это делает передачу громоздкой);

- для силовых открытых передач незначительная окружная скорость (  7 - 10 м/с);

- большие нагрузки на валы и подшипники от прижимной силы  , что увеличивает их размеры и делает передачу громоздкой. Этот недостаток ограничивает величину передаваемой мощности;

- большие потери на трение.