Методическое пособие 766

напряжения смятия значительно уменьшаются вследствие пластического наклепа и взаимного скольжения частей шпонки (рис. 2.7 д). Процесс среза продолжается до тех пор, пока не произойдет полное разрушение шпонки (рис. 2.7 е).

Стандартные шпонки изготавливают из чистотянутых стальных прутков – углеродистой или легированной стали с пределом прочности σв > 600 МПа. Значение допускаемых напряжений зависит от режима работы, прочности материала вала и втулки, типа посадки втулки на вал. Для неподвижных соединений допускаемые напряжения для шпонок из стали:

–при переходных посадках [σ]см = 80…150 МПа;

–при посадках с натягом [σ]см = 110…200 МПа;

–при посадках с зазором (подвижных в осевом направлении) допускаемые напряжения значительно снижают в целях предупреждения задира и уменьшения износа [σ]см = 20…30 МПа.

В экспериментальной установке для наглядности процесса потери работоспособности используются шпонки из «мягких» материалов – олова, свинца или их сплава (припой для пайки ПОС61), которые имеют следующие значения пределов прочности на смятие и на срез для шпонок, установленных по переходной посадке:

–олово О1 [σ]см = 9.6 МПа, [τ]ср = 4.8 МПа;

–свинец С0 [σ]см = 8 МПа, [τ]ср = 4 МПа;

–сплав свинца и олова [σ]см = 8,4 МПа, [τ]ср = 4,2 МПа.

Устройство и принцип работы установки

На рис. 2.8 представлена схема экспериментальной установки в сборке для исследования шпоночного соединения.

Монтаж основных деталей установки осуществляется на станине 1, которая в нижней части своей имеет уголки 2 с отверстиями для закрепления с помощью болтового соединения на лабораторном столе. Исследуемое шпоночное соединение образуется модельным валом 3 и ступицей 4, между которыми, в соответствующие пазы, устанавливается испытуемая шпонка 5.

39

Рис. 2.8. Схема экспериментальной установки в сборке для исследования шпоночного соединения

40

Нагружение шпоночного соединения крутящим моментом осуществляется через червячный редуктор 6 путем поворота вала 7. Редуктор 6 относительно станины 1 установлен на стойке 8. Вал 3 устанавливается по шпонке одной стороной в редуктор, а другой во втулку 9 с зазором.

Принцип измерения основан на визуальной регистрации начала смятия шпонки и следующего за этим среза и фиксации соответствующих напряжений с одновременным косвенным измерением реактивного момента относительно датчика силы 10. Силовой поток со ступицы 4 передается на датчик силы 10 через болты 11 и 12.

Последовательность монтажа экспериментальной установки

Перед монтажом все детали следует протереть и обезжирить. Из-за возникающих реактивных сил и моментов во время проведения экспериментов основание установки необходимо закрепить на столе посредством болтового соединения.

Перечень инструмента и других подручных средств, необходимых для монтажа-демонтажа деталей и информацион- но-измерительной системы (ИИС) экспериментальной установки: жидкость типа «жидкий ключ»; ключ рожковый на 17, 2 шт.; головки накидного торцевого ключа на 12, 17, 24; ключ рожковый на 19; отвертка шлицевая малая; отвертка крестообразная крупная; ветошь, тряпки.

Выставление соосности валом редуктора и посадочным отверстием в корпусе

Для устранения влияния дополнительных силовых факторов, например, изгиба пластин в заклепочном и сварном соединения, перед монтажом установки для какой-либо лабораторной работы необходимо выставить соосно полый вал червячного редуктора и посадочное отверстие в вертикальной стойке основания. Сначала необходимо установить, не затяги-

41

вая винты, редуктор с валом на раму (рис. 9), при этом за счет подложенных шайб или прокладок выставить соосность по вертикали (рис. 2.10). Затем необходимо выставить вал в просвете паза посадочного отверстия в вертикальной стойке (рис. 2.11 – неправильное положение, рис. 2.12 – правильное положение). При правильном положении вала втулка-опора вала должна садиться на вал достаточно свободно без приложения значительных усилий.

Рис. 2.9. Редуктор с валом, установленные на раме

Рис. 2.10. Выставление вертикальной соосности

42

Рис. 2.11. Несоосность положения оси вала в раме

Рис. 2.12. Совпадение осей вала и отверстия в раме

43

Монтаж экспериментальной установки для проведения исследования шпоночного соединения

Для сборки установки необходимы: вал со шпонкой, ступица шпоночного соединения, втулка-опора вала, набор модельных шпонок из «мягких» сплавов, датчик силы цилиндрический (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Начало монтажа экспериментальной установки для исследования шпоночного соединения

Вставить вал со шпонкой в полый вал червячного редуктора, предварительно надев на него ступицу шпоночного со-

44

единения и закрепив опору вала в вертикальной стойке основания (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Вал со ступицей шпоночного соединения установленный в червячном редукторе и вертикальной стойке

Испытуемую шпонку установить в соответствующий шпоночный паз (рис. 2.15) и закрепить на валу ступицу (рис. 2.16 и 2.17).

Ввинтить в ступицу шпоночного соединения болт с закругленным концом, в датчик силы ввинтить опорный винт и винт со сферической впадиной в головке, установить датчик силы на основание (рис. 2.18). Поворачивая входной вал червячного редуктора выбрать зазор между винтом с закругленным концом и винтом в датчике силы со сферической впади-

45

ной (рис. 2.19). Подключить датчик силы к информационноизмерительной системе – установка готова к работе.

Рис. 2.15. Вал с установленной шпонкой

Рис. 2.16. Монтаж ступицы шпоночного соединения

46

Рис. 2.19. Экспериментальная установка для проведения исследования шпоночного соединения в сборе

Описание программного обеспечения

Программное обеспечение по сбору и обработке информации представляет собой модуль по сбору информации с датчиков, визуализации, выполнения измерений, генерации отчета. После открытия программы, предлагается ввести фамилию и группу, выполняющего работу в полях 8 на рис. 2.20. Элемент 6 определяет необходимость генерации отчета по окончании выполнения экспериментов, в адресном поле 6 задается путь к файлу отчета. Запуск программы и переход к выполнению эксперимента осуществляется кнопкой 1. Перед выполнением эксперимента следует убедиться в правильной последовательности подключения всех устройств ИИС, как это указано в подразделе «Подключение аппаратных средств и настройка ИИС».

48