Лекция № 7

Расчет шпоночных соединений обычно проводят как проверочный.

σ_см ≤ [σ_см ] (МПа)

σ_{см =} S_{см – площадь смятия,} F_{t = , (МПа)}

Значение допускаемого напряжения: 100 -120 МПа (для стальной ступицы)

60 -70 МПа (для чугунной ступицы)

b

F_t τ_{c - касательное напряжение среза}

τ_с ≤ [τ_с] ≈ 0,6 [σ_см ]

S_среза = l·b, S_{среза -} площадь среза, l – длина шпонки

τ_с =

Недостатки шпоночного соединения:

1. Необходимость индивидуальной подгонки шпонки на валу;

2. Сложность монтажа и демонтажа такого соединения, особенно если корпус механизма неразъемный;

3. Неблагоприятное распределение нагрузки по ступице

4. При необходимости подвижной ступицы повышенный износ контактных поверхностей

D_{до сборки вала} > d _{отверстия ступицы}

собрать с помощью пресса

5.Необходимость ступицы большой длины

Эволюционные тенденции шпоночных соединений

1. Наличие промежуточных деталей

Иногда применяются многошпоночные соединения для изменения длины ступицы (2 – 3 шт.), при этом значительно ослабляется прочность вала.

паз

Ступица

Шлицевое соединение

Достоинства:

1. Большая стандартизация и унификация (полная взаимозаменяемость деталей)

2. Т.к. нет пазов внутри вала (прочность вала не уменьшается), можно сделать большее количество выступов (8 – 10),поэтому значительно увеличивается количество рабочих поверхностей (площадь) – компактно.

3. Распределение нагрузки – равномерное распределение по окружности ступицы (но не совсем равномерное, т.к. имеются погрешности при изготовлении). 25% - неравномерность распределения нагрузки

4. Не требуется посадка ступицы на вал с натягом, поэтому соединение удобно для сборки и разборки, особенно в закрытом корпусе, и удобно для перемещающейся ступицы. Часто применяется термообработка (закалка токами высокой частоты).

Такое соединение гораздо более прогрессивное, чем шпоночное.

Недостатки:

1. Сложность изготовления (необходимы специальные станки, высокая точность. Для изготовления ступицы нужна протяжка.

Стоимость шлицевого соединения значительно выше, чем шпоночного.

Расчеты шлицевого соединения:

σ_см = ≤ [σ_см ] = F_t

F_{t -} окружная сила

Z – число шлицев

к – коэффициент, учитывающий

l_p распределение нагрузки (к=0,75)

S_cм

l_p - рабочая длина = длине ступицы

F_t`

R_средн =

d R_средн D Scм =( – 2f) · l_р

f – фаска (уменьшает площадь

смятия)

Виды шлицевых соединений

1. Прямобочные шлицевые соединения (наиболее распространенные – 80%). Они могут быть разных серий – легкой, средней, тяжелой. Они отличаются количеством и шириной шлицев: в легких и средних Z = 6, 8, 10, в тяжелых Z = 10, 20.

2. Эвольвентные шлицевые соединения.

- более высокая прочность

(к основанию толще зуб)

• б ольшая технологичность

- трудная обработка шлицевых отверстий

3. Треугольные шлицевые соединения

60° 72° 90°

- непригодно для больших нагрузок (маленькие зубчики)

- удобно при необходимости малых регулировочных относительных поворотов деталей. Деталь крепится на валу.

- трудность изготовления, сложность.

Центрирование по боковой стороне

прямобочный зазор

Распределение давления наиболее равномерное, точность центрирования пониженная (из-за зазоров).

Этот способ применяется при передаче больших крутящих моментов, когда требования к точности центрирования невысокие.

А если высокие, то другой способ центровки.

Центрирование по наружному диаметру

Применяется, если требования к точности центрирования высокие.

D

Зазора нет, поэтому точность центрирования больше.

Технологически самый простой способ центрирования. Суммарная площадь уменьшается с уменьшением числа шлицев. При небольшом числе шлицев точность центрирования мала.

Центрирование по внутреннему диаметру

Применяется, если нужна максимальная точность центрирования.

Самый точный, но технологически сложнее.

d

Шлицевые соединения качения

Помещаются шарики, износ уменьшается в несколько раз.

Прессовое: - запрессовка

- гидрозапрессовка

- нагрев (150°) и охлаждение (-79°, -190°)