5.2 Розрахунок на міцність

Розглянемо на прикладі призматичної шпонки (рис. 1,2). Робимо припущення: в пазах маточини та валу шпонка розміщена приблизно по ; плече колової сили- приблизно дорівнює радіусові валу. Оскільки шпонки стандартні (в таблицях ДЕСТу залежно від діаметру вала вказується розміри „”, а довжинуприймають залежно від довжини маточини), розрахунок зводиться до перевірки міцності (перевірний розрахунок). Ведеться він по напруженнях зрізу й зминання.

Розраховуючи на зминання, робимо припущення, що напруження розподіляється рівномірно поі діють нормально відносно бокових граней (насправді шпонка перекошується, зосереджений вектордіє на бокову площину під кутом < 90°, а закон розподілу- трикутний). Отже,

(5.2.1)

(5.2.2)

(5.2.3)

З рівняння (5.2.3) при відомій визначають довжину ℓ, або при прийнятій ℓ порівнюють дійсне й допустиме напруження.

На зріз:

(5.2.4)

Розрахунок сегментних шпонок - аналогічно з урахуванням деякої специфіки конструкції (висота частини шпонки, що міститься в пазові маточини і таке інше).

Лекція №6

6.1 Напружені шпонкові з’єднання

Здійснюються з допомогою клинових шпонок, що вставляються між маточиною і валом із зусиллям (попереднє напруження, яке існує ще до прикладення крутного моменту). Вони бувають врізні, фрикційні, тангенціальні, а також шпонки на лисці (на зрізині).

Умовно зобразимо всі ці різновиди на одному валу (поперечний переріз).

Незалежно від виду, всі вони мають уклон 1:100, можуть бути з голівкою, або без неї.

З показаних на рис. 3 шпонок найпоширеніша - врізна. Шпонки фрикційні й на лисці потребують надтовстих маточин і малонадійні (тертя), а тому застосовуються для незначних або для порожнистих тонкостінних валів.

У з’єднанні з тангенціальною шпонкою, що складається з двох односкісних клинів, натяг між валом і маточиною створюється не в радіальному, а в дотичному напрямку. Крутний момент передається в одному напрямку. Це - найбільш складні з’єднання і застосовуються у важкому машинобудуванні та для значних динамічних навантажень.

Всі різновиди клинових шпонок мають обмежене застосування, бо при їх забиванні зміщується вісь маточини відносно осі валу, особливо - при короткій маточині. Можливий і перекіс маточини.

Там, де це недопустимо, застосування їх виключене (наприклад, точне машинобудування, зубчасті передачі та ін.).

Позитивна якість таких шпонок - фіксація в осьовому напрямку деталі на валу та гарне сприйняття динамічних навантажень.

Центрування може здійснюватись по бокових гранях (рис.1) або діаметрах d чи D

6.2. Шліцеві з’єднання (зубчасті)

Це – багато шпонкові з’єднання, шпонки виконано спільно з валом.

Стандартизовані.

В залежності від форми профілю шліців, з’єднання поділяються на:

- прямобічні;

- еввольвентні;

- трикутні;

З’єднання бувають рухомі або нерухомі вздовж осі вала (переміщується маточина).

Переваги в порівнянні зі шпонковими:

1. Можливість передачі більших крутних моментів, бо більша поверхня контакту спряжених деталей і більш рівномірно розподіляється тиск.

2. Точніше центрування маточини з валом і краще направлення при переміщенні маточини по валу.

3. Не послаблюється вал (немає пазів).

а- прямобічні

б- евольвентні

в- трикутні

Центрування може здійснюватись по бокових гранях (рис.1) або по діаметрах d чи D .

Шліци з трикутним профілем застосовуються тільки для нерухомих в осьовому напрямку з’єднань і незначних крутних моментах, а також при вимогах мінімально можливого діаметрального габариту. Часто - на конічних ділянках валу (конусність 1:16).

Кількість шліців буває від 4 до 20, найчастіше ж - 6...10. Найбільш широко в загальному машинобудуванні (80...90%), застосовуються прямо бічні шліцові з’єднання. Вони поділяються на 3 серії залежно від розмірів (і відповідно - від здатності нести навантаження): легка, середня, важка.

.

Кількість шліців та серію вибирають по табл. ДЕСТу залежно від діаметра валу. Довжина шліцевого з’єднання визначається довжиною маточини (нерухомі з’єднання) або величиною ходу переміщення маточини.