19.11.04 Расчет шпоночных соединений.

1) Призматические шпонки – применяются при любом диаметре вала.

Достоинства: простота конструкции, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: трудность обеспечения взаимозаменяемости из-за пригонки по пазу.

t₁– глубина паза вала,t₂– глубина паза ступицы (втулки).

Стандартная шпонка рассчитывается только на смятие.

; []=60-100 (МПа);F_см=Т/(d_в/2); А_см=l_p*(h-t₁); l_p=l-b.

При проектировании шпонки дополнительно выполняется расчет на срез – для не стандартной шпонки.

[]≈0.25[];F_ср= Т/(d_в/2); А_ср=b*l; l≈L_ст-10мм=(результат округляется по ГОСТ).

2) Сегментные шпонки – применяют при диаметре вала не более 38 мм, т.к. глубокий паз значительно ослабляет вал.

Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость, обеспечена взаимозаменяемость.

Недостатки: значительное ослабление вала из-за глубокого паза, поэтому, сегментные шпонки применяются для мало нагруженных передач.

; []=60-100 (МПа);F_см=Т/(d_в/2); А_см=l_p*(h-t₁);l_p=l.

При проектировании шпонки выполняется расчет на срез (аналогично призматическим шпонкам):

[]≈0.25[];F_ср= Т/(d_в/2); А_ср=b*l; l≈L_ст-10мм=(результат округляется по ГОСТ).

3) Цилиндрические шпонки – используются для закрепления детали на конце вала.

Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость, удобство сборки соединения.

Недостатки: эту шпонку можно установить только на концевых участках вала.

Все стандартные шпонки рассчитываются на смятие.

;F_см=Т/(d_в/2); А_см=0,4d*l.

Проектный расчет на срез: F_ср= Т/(d_в/2).

4) Клиновые шпонки – применяются при больших динамических или ударных нагрузках.

Достоинства: простота сборки, выдерживает большие осевые усилия.

Недостатки: возможность применения только в тихоходных передачах при низкой точности, т.к. нарушено центрирование вала, что вызывает виение и перекос вала.

Расчет см. в справочнике.

1. Шлицевые шпонки – эти соединения как бы многошпоночные, но шпонки выполнены заодно с валом и называются шлицами или зубьями.

По сравнению со шпоночными, они обладают следующими преимуществами: лучшим центрированием на валу, большей нагрузочной способностью, надежностью.

В зависимости от профиля зубьев соединения бывают:

1. Прямобочные:	2. Эвольвентные:	3. Треугольные: только для тонкостенных втулок.

Размеры шлицевых соединений стандартизированы.

d- диаметр впадин шлицевого соединения;

D– диаметр выступов зубьев;

d_ср– средний диаметр шлицевого соединения;

b– ширина зуба;

h– высота зуба;

z– количество зубьев;

l_шл– длина шлицевого соединения,

l_шл­­=L_ст≈L_муфты / 2.

Расчет шлицевых соединений.

, ;

А_см=h*l_мм*z*φ;φ=0,7÷0,8 – коэф. неравномерности нагрузки по шлицам.

6) Штифтовые соединения: применяются для соединения элементов передач с валом и выполняют роль предохранителя от превышения крутящего момента.

Виды штифтов:

1. Цилиндрические (гладкие)	2. Цилиндрич. с насеченными канавками	3. Конические
		3. Гладкие	а. С насеченными канавками	б. С резьбовым концом

Штифты подвирают по диаметру вала, размеры м.б. стандартизированы и не стандартизированы.

Расчет штифтовых соединений.

d_в– диаметр вала;

D– диаметр ступицы детали (муфты);

l_шт– длина штифта;

Рассчитывается на срез:

=40 Мпа;;, - для цилиндрических штифтов;

i– количество плоскостей среза.

Для конических штифтов:

Смятие:

,

Заклепочное соединение.

В этом неразъемном соединении скрепляющим элементом является клепка, представляющая собой цилиндрический стержень с головкой, называемой закладной, вторая – образуется во время клепки и называется замыкающей. Заклепки применяются для соединения деталей из легких сплавов (например: дюралюминий), т.е. с пониженной надежностью сварки или возможностью применения сварки по конструктивным или технологичным соображениям, например, материалов, не поддающихся сварки, или материалов, которые нельзя нагревать.

Виды заклепочных соединений:

1. По количеству рядов: одно и многорядные.

2. По конструктивному исполнению:

а) внахлестку	б) встык с одной накладной	в) встык с 2-мя накладками
рис.1	δн=δ - рекомендуется	δн=δ/2 - рекомендуется

Параметры заклепочных соединений.

На примере рис.1.

d- диаметр стержня заклепки;

t– расстояние между центрами заклепок;

e– расстояние от края листа до заклепки.

t=(3÷6)*d,e=(1.5÷2)*d- рекомендуется,

z– количество заклепок в одном ряду в одну сторону от стыка.

Расчет заклепочных соединений.

1) На смятие плоскостей контакта: (см. рис.1)

A_см=δ_min*d*z*n,

n-число рядов.

2) На срез заклепок:

A­_ср=,i-количество плоскостей среза.

3) На разрыв листа по линии заклепок:

A_р=(t-d)*δ_min*z*n.

4) Выкалывание или срез кромки листа:

A_ср.кр.=(e-d/2)*δ_min.