3.7. Матеріали, конструкції та розрахунок шківів

Вибір матеріалу для шківів залежить від розмірів шківа, коло­вої швидкості та умов роботи передачі. Шківи пасових передач виготовляють з чавуна, сталі, легких сплавів, пластмас і дерева. Зовнішня частина шківа, на яку надівається пас (паси), називається ободом. Центральна частина, яка надівається на вал, називається ступицею. Обід зі ступицею з'єднується диском (рис. 3.12) або спицями (рис.3.13). Форма робочої поверхні шківа залежить від виду паса та умов робо­ти передачі.

Для плоских пасів найбільш доцільною формою поверхні обода є гладка полірована циліндрична поверхня. На такому ободі знос паса від пружного ковзання буде мінімальним. Для запобігання спаду плоского паса зі шківа (в разі неточного монтажу передачі) один або обидва шківи виготовляють з випуклими ободами (рис.3.12). Однак слід враховувати, що опуклість шківа призводить до зниження довговічності паса. Тому шківи з випуклим ободом слід використовувати лише у відкритих передачах на веденому валу. Обидва шківи виготовляють ви­пуклими лише при значних швидкостях (м/с). Обід шківів клинопасових передач виготовляють із канавками клинової форми (рис.3.14), в яких розташовані клинові паси. Шківи швидкісних передач підлягають динамічному балансуванню.

Рис. 3.13. Шків плоскопасової передачі зі спицями

Найчастіше для виготовлення шківів використовують чавун. При цьому слід враховувати, що використовування таких шківів обмежене коловою швид­кістю 30...35 м/с. Шківи при коловій швидкості до 25 м/с виготовляють з чавуну СЧ 12, на швидкостях 25...30 м/с використовують чавун СЧ 15, а на швидкостях 30...35 м/с – СЧ 21. Шківи малих діаметрів (до 300...350 мм) виготовляють з дисками суцільними або з отворами для зменшення ваги та зручності кріплення (рис.3.12), шківи великих діаметрів виготовляють зі спицями. Шківи виготовляють з одним рядом спиць (при ширині шківа В < 300 мм) або з двома рядами (при B > 300 мм). При діаметрі шківа 500 мм число спиць=4, при=500...1600мм=6. Для підвищення міцності та зменшення опору повітря спиці виготовляють еліптичного перерізу.

У швидкісних передачах з частими пусками, зупинками або зміною швидкості використовують шківи, виготовлені з легких сплавів, пере­важно з алюмінієвого литва. У порівнянні з чавунними, вони дозволяють знизити затрати енергії в період пуску та гальмування. Для підвищен­ня надійності з'єднання шківа з валом, шківи, виготовлені з легких сплавів, при важких умовах роботи передачі виготовляють біметалевими: обід - з легкого сплаву, ступиця чавунна або сталева.

Пластмасові шківи виготовляють зазвичай невеликого діаметру. Ступиці цих шківів, як правило, металеві. Вага пластмасових шківів, в порівнянні з металевими, значно менша, а коефіцієнт тертя між пасом і шківом - більший. Ці шківи широко застосовуються в швидкохідних пасових передачах.

Для шківів плоскопасових передач (рис.3.12, 3.13) ширину обода В і стрілу випуклості приймають за ГОСТом 17383-73 в залежності від ширини паса. Товщину ободаз краю шківа приймають:

для чавун­них шківів:

мм; (3.33)

для сталевих зварних шківів:

мм. (3.34)

У шківах для клинових пасів робочою поверхнею служать бокові поверхні канавок в ободі шківа. Розміри профілю цих канавок (рис.3.14) ізумовлені вимогами ГОСТу 1284-68 в залеж­ності від перерізу клинового паса. Межі розрахункових діаметрів і число канавок шківів клинопасових передач стандартизовані ГОСТом 20889-75...ГОСТ 20897-75 в залежності від профілю перерізу паса і конструкції шківа. Ширина обода клинопасового шківа знаходиться за формулою:

(3.35)

де - число канавок.

Зовнішній діаметр і довжина ступиці(рис.3.12, 3.13) знаходяться за формулою:

(3.36)

, (3.37)

де - діаметр вала.

Спиці шківів розраховують на згин від дії колової сили , умовно вважаючи їх консольними балками довжиною 0,5d , жорстко з'єднаними зі ступицею. Зважаючи на нерівномірність розподілу навантаження між спицями, умовно вважають, що колова сила передається 1/3 усіх спиць. Таким чином необхідний момент опору умовного перерізу спиці знаходиться за формулою:

(3.38)

За допустиме напруження на згин приймають: для чавунаМПа, для сталі МПа.

У чавунних шківах за товщину спиць приймають (згідно з умовою) (рис.3.13):

(3.39)

де - ширина спиці.

Оскільки для еліпса:

(3.40)

маємо:

звідки:

(3.41)