6.2. Расчет шпоночных соединений
Для присоединения зубчатых колес к валам применяются различные виды соединений. Некоторые из них показаны на рисунке 9.
цилиндрическое и коническое с натягом шлицевое
шпоночные с призматической, цилиндрической и сегментной шпонками
Рис. 9. Виды соединений валов и колес
Размеры призматических шпонок (см. рис. 10, табл. 8) выбираем по диаметру вала:
-
- для ведущего вала
b
h
= 10
8- для ведомого вала
b
h
= 14
9
Длину призматической шпонки выбираем из стандартного ряда в соответствии с расчетом на смятие по боковым сторонам шпонки:
,
где:
-
рабочая длина шпонки; Т
–
наибольший крутящий момент с учетом
динамических нагрузок при пуске или
внезапном торможении; t1
0,6
h
– заглубление шпонки в вал; h
– высота шпонки; [см
] – допускаемые напряжения смятия
=
т
/ [s] ,
где: [s] – допускаемый коэффициент запаса.
Длина шпонки рассчитывается по формуле:
l = lp + b .
Для шпонок из чистотянутой стали 45Х принимаем т = 400 МПа. При нереверсивной маломеняющейся нагрузке [s] = 2,3.
Т1 = 104,17 Н м; t1 = 5 мм; = 400 / 2,3 = 173,9 МПа;
l1 = 4,82 + 10 = 14,82 мм. |
Т2 = 497,4 Н м; t1 = 5,5 мм; [ см] = 400 / 2,3 = 173,9 МПа;
…=15,79 мм; l2 = 15,79 + 14 = 29,79 мм . |
Таблица 8
Размеры призматических шпонок по СТ СЭВ 189 –75 (в мм)
Диаметр вала |
Размеры шпонки |
Размеры паза |
Диаметр вала |
Размеры шпонки |
Размеры паза |
||||
b |
h |
вала t1 |
отв. t2 |
b |
h |
вала t1 |
отв. t2 |
||
12-17 17-22 22-30 30-38 38-44 44-50
|
5 6 8 10 12 14
|
5 6 7 8 8 9 |
3 3,5 4 5 5 5,5 |
2,3 2,8 3,3 3,3 3,3 3,8 |
50-58 58-65 65-75 75-85 85-95 95-110 110-130 |
16 18 20 22 25 23 32 |
10 11 12 14 14 15 18 |
6 7 7,5 9 9 10 11 |
4,3 4,4 4,9 5,4 5,4 6,4 7,4 |
Стандартный ряд длин: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100 |
|||||||||
Рис. 10. Размеры шпоночных соединений
Принимаем
с учетом таблицы 8
мм;
мм и проверяем условия:
;
.
6.3. Расчет зубчатой муфты
Для соединения отдельных узлов и механизмов в единую кинематическую цепь используются муфты, различные типы которых могут также обеспечивать компенсацию смещений соединяемых валов (осевых и радиальных), улучшение динамических характеристик привода, ограничение передаваемого момента и пр. Из различных типов компенсирующих муфт наибольшее распространение получили зубчатые муфты. Достоинствами этих муфт является их высокая нагрузочная способность, компактность и технологичность. Эта муфта (рис. 11) устроена по принципу эвольвентного внутреннего зубчатого зацепления (см. рис. 2).
Рис. 11. Зубчатая муфта и ее кинематическая схема
Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию
,
где:
–
наибольший длительно действующий
момент;
–
табличное значение передаваемого
крутящего момента; k
– коэффициент , учитывающий режим
работы.
Принимаем k= 1. Таким образом,
=
= 104,17 Н
м.
Диаметр муфты рассчитываем по эмпирической формуле
dм
10
,
где:
;
– отношение рабочей ширины зубчатого
венца к расчетному диаметру,
= 0,20,25;
–
коэффициент, зависящий от твердости
активных поверхностей зубьев муфты.
При твердости поверхности зубьев 56-62
HRC
12, а при твердости 40-50 HRC 4<
6.
Получаем
при
=4
dм
10
51
мм
.
По табл. 9 для рассчитанных Т и d выбираем зубчатую муфту d=60 мм; Т =4000 Н м.
Таблица 9