6. Расчет шпоночного соединения
Для передачи крутящего момента с вала на ступицу различного вида колес, полумуфт и т.д. или наоборот, для фиксации этих деталей на валу предназначены элементы соединений «вал-ступица», к которым относят шпоночные, зубчатые (шлицевые), профильные, клиновые, прессовые, с упругими коническими кольцами и другие виды соединений.
Призматические шпонки (рис. 6.1, 6.2), применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под колесом и элементом открытой передачи или полумуфты и одна шпонка на быстроходном валу – под полумуфтой или элементом открытой передачи.
Рис. 6.1. – Соединение «вал-ступица» призматической шпонкой
аб
Рис. 6.2 – Выполнение шпоночного паза: а – на валу; б – во втулке
1. По величине диаметра вала определим размеры поперечного сечения шпонки b и h по табл. 6.1.
2. Определим длину шпонки, мм
, (6.1)
Выберем ближайшее меньшее значение длины шпонки из стандартного ряда (табл. 6.2).
Таблица 6.2.
Длины L и материал шпонок
|
L, мм |
6, 8, 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, 220,0 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500 |
|
Материал – сталь чистотянутая для шпонок, ГОСТ 8787-68. Возможна замена на другую сталь с σВ≥590 МПа | |
3. Определим напряжение смятия по формуле, МПа:
, (6.2)
где ка – коэффициент внешней динамической нагрузки (табл. 6.3).
Таблица 6.3.
Значения коэффициента внешней динамической нагрузки ка
|
Режим нагружения двигателя |
Режим нагружения ведомой машины | |||
|
Равномерный |
С малой неравномерностью |
Со средней неравномерностью |
Со значительной неравномерностью | |
|
Равномерный |
1,00 |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
|
С малой неравномерностью |
1,10 |
1,35 |
1,60 |
1,85 |
|
Со средней неравномерностью |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
2,00 и выше |
|
Со значительной неравномерностью |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
2,25 и выше |
3. Определим напряжение среза по формуле, МПа:
, (6.3)
Таблица 6.1.
Размеры призматических шпонок и сечений пазов, их предельные отклонения, мм
|
Вал |
Шпонка |
Шпоночный паз | ||||||||||||||
|
d |
L |
Радиус закругления r или фаска s×45º |
Ширина |
Глубина |
Радиус закругления R | |||||||||||
|
(h9) |
(h9), (h11) |
(h14) |
b |
Соединение свободное |
Соединение нормальное |
Соединение плотное |
Вал t1 |
Втулка t2 | ||||||||
|
Св. |
до |
min |
max |
Вал (H9) |
Втулка (D10) |
Вал (N9) |
Втулка (JS9) |
Вал и втулка (Р9) |
min |
max | ||||||
|
6 8 |
8 10 |
2 3 |
2 (h9) 3 4 5 6 |
6…20 6…36 |
0,16 |
0,25 |
2 3 |
+0,025 0 |
+0,060 +0,020 |
-0,004 -0,029 |
±0,012 |
-0,006 -0,031 |
1,2 1,8 2,5+0,1 0 3,0 3,5 |
1,0 1,4 1,8+0,1 0 2,3 2,8 |
0,08 |
0,16 |
|
10 12 17 |
12 17 22 |
4 5 6 |
8…45 10…56 14…70 |
0,25 |
0,40 |
4 5 6 |
+0,030 0 |
+0,078 +0,030 |
0 -0,030 |
±0,015 |
-0,012 -0,042 |
0,16 |
0,25 | |||
|
22 30 |
30 38 |
8 10 |
7 (h11) 8 8 9 10 11 12 14 14 16 18 20 22 25 28 32 32 |
18…90 22…110 |
8 10 |
+0,036 0 |
+0,098 +0,040 |
0 -0,036 |
±0,018 |
-0,015 -0,051 |
4,0 5,0 5,0 5,5 6,0 7,0+0,2 0 7,5 9,0 9,0 10 11 |
3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4+0,2 0 4,9 5,4 5,4 6,4 7,4 | ||||
|
0,4 |
0,6 |
0,25 |
0,40 | |||||||||||||
|
38 44 50 58 |
44 55 58 65 |
12 14 16 18 |
28…140 36…160 45…180 50…200 |
12 14 16 18 |
+0,043 0 |
+0,120 +0,050 |
0 -0,043 |
±0,021 |
-0,018 -0,061 | |||||||
|
65 75 85 95 |
75 85 95 110 |
20 22 25 28 |
56…220 63…250 70…280 80…320 |
0,6 |
0,8 |
20 22 25 28 |
+0,052 0 |
+0,149 +0,069 |
0 -0,052 |
±0,026 |
-0,022 -0,074 |
0,4 |
0,6 | |||
|
110 130 150 170 200 |
130 150 170 200 230 |
32 36 40 45 50 |
90…360 100…400 100…400 110…450 125…500 |
32 36 40 45 50 |
+0,062 0 |
+0,180 +0,080 |
0 -0,062 |
±0,031 |
-0,026 -0,088 | |||||||
|
1,0 |
1,2 |
12 13 15 17+0,3 0 20 20 |
8,4 9,4 10,4 11,4+0,3 0 12,4 12,4 |
0,7 |
1,0 | |||||||||||
|
230 260 |
260 290 |
56 63 |
140…500 160…500 |
1,6 |
2,0 |
56 63 |
+0,074 0 |
+0,220 +0,100 |
0 -0,074 |
±0,037 |
-0,032 -0,106 |
1,2 |
1,6 | |||