Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 18
Текст из файла (страница 18)
рис. 5.1) принято выполнять по тем же формулам (5.4). При этом условно полагают, что функции второго болта соединения выполняет сам материал рычага. Действительно, если верхний болт в конструкции по рис. 5.1, б приварить к деталям, то условия работы клеммы и нижнего болта не изменятся, а конструкция станет подобна конструкции, изображенной на рис, 5.1, а. Для определения потребной силы затяжки болтов преобразуем формулы (5.4) к виду Г„,=ХТД(2,5г'й*, Г„,=КГ,~(5г~~.
(5.5) При совместном действии Т и Г, сдвигающей силой на поверхности контакта будет равнодействующая осевой Г, и окружной Р;=2Т/й сил. Для такого случая Ьйр:дКигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Г„,=к ~7,'+Р,'/(5гГ). (5.6) При найденной Г„, расчет болтов на прочность выполняют по формуле (1,19). В формулах (5.5) и (5.6) г — число болтов, расположенных с одной стороны вала, К= 1,3...1,8 — коэффициент запаса.
Коэффициент трения для чугунных и стальных деталей, работающих без смазки, можно выбирать в пределах ~= -0,15...0,18. Глава 6 ШПОНОЧНЫЕ И ЗУБЧАТЫЕ (ШЛИЦЕВЫЕ) СОЕДИНЕНИЯ Шпоночные и зубчатые соединения служат для закрепления деталей на осях и валах. Такими деталями являются шкивы, зубчатые колеса, муфты, маховики, кулачки и т. д. Соединения нагружаются в основном вращающим моментом.
$ 6.1. Шпоночные соединения Все основные виды шпонок можно разделить на клиновые и призматические. Первая группа шпонок образует напряженные~, а вторая — ненапряженные соединения. Размеры шпонок и допуски на них стандартизованы. Соединение клиновыми шпонками (например, врезной клиновой шпонкой; рис, 6.1) характеризуется свободной посадкой ступицы на вал (с зазором); расположением шпонки в пазе с зазорами по боковым граням** (рабочими являются широкие грани шпонки); передачей вращающего момента от вала к ступице в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки, Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы на некоторое значение Л, равное половине зазора посадки и деформации деталей. Это смещение вызывает дисбаланс и неблагоприятно ' В соединении образуются напряжения до приложения внешней нагрузки.
" Необходимость этих зазоров связана с технологическими трудностями посадки шпонки ио всем четырем граням. пйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 сказывается на работе механизма при больших частотах вращения. Клиновая форма шпонки может вызвать перекос детали, при котором ее торцовая плоскость не будет перпендикулярна оси вала. Обработка паза в ступице с уклоном, равным уклону шпонки, создает дополнительные технологические трудности и часто требует индивидуальной пригонки шпонки по пазу. Такая пригонка совершенно недопустима в условиях массового производства.
Эти недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства. Значительное сокращение применения клиновых шпонок позволяет не рассматривать в настоящем курсе их конструктивные разновидности и расчет на прочность. Соединение иризматическими шионками ненапряженное.
Оно требует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом. Момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятения а,„, а в продольном сечении шпонки — напряжения 9 среза т (рис. 6.2). | Для упрощения расчета допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, напряжения о,„распределяются равноРис. 6.2 мерно по высоте и длине шпонки, а плечо равнодействующей этих напряжений равно -0~2.
Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде о,„= 4т~(ыД.= ~а „,„~; (6.1) =2Т~(ЫрИ) ~~ И (6.2) У стандартных шпонок размеры Ь и Ь подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому при расчетах обычно используют только формулу (6.1). Параллельность граней призматической шпонки позволяет осуществлять подвижные в осевом направлении соединения ступицы с валом (коробки скоростей и др.). Силы трения, возникающие при перемещении ступицы в подвижном соединении, могут нарушить правильное положение шпонки, поэтому ее рекомендуют крепить к валу винтами (рис.
6.3, а). В некоторых конструкциях подвижных соединений целесообразно Ийр:ИгигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 а) 4 Рис 6 3 применять короткие шпонки, прикрепленные к ступице (рис. 6.3, б). Сегментная и цилиндрическая шионки являются разновидностью призматической шпонки, так как принцип работы этих шпонок подобен принципу работы призматической шпонки. Конструкция соединения с помощью сегментной шпонки показана на рис. 6.4. Глубокая посадка шпо як и обеспечивает ей более устойчивое положение, чем у простой призматической шпонки. Однако глубокий паз значительно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки применяют главным образом для закрепления деталей на малонагруженных участках вала, например на концах валов. Аналогично соединению с призматической шпонкой для сегментной шпонки получим о,„= 2Т/(йЫ) ( ~а,„1.
(6.3) При длинных ступицах можно ставить в ряд по оси вала две сегментные шпонки, Конструкция соединения с цилиндрической шнонкой (штифтом) показана на рис. 6.5. Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал. При больших нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки, располагая их под углом 180' или 120' соответственно. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом.
В некоторых случаях шпонке придают коническую форму. Ийр:дКигзаиК-от.пагод.ги зозс1гп®и1.Ьу 1сд:464840172 Рис. 6.5 Условие прочности соединения цилиндрической шпонкой по напряжениям смятия аналогично формуле (6.1): о,„ж4Т/(Ы 1с1)<~а,„~. (б.4) $ 6.2. Материал шпоиок и допускаемые напряжения Стандартные шпонки изготовляют из чистотянутых стальных прутков — углеродистой или легированной стали с пределом прочности сть не ниже 500 МПа. Значение допускаемых напряжений зависит от режима работы, прочности материала вала и втулки, типа посадки втулки на вал.
для неподвижных соединения допускают: при переходных посадках [сз,„)=80...150 МПа; при посадках с натягом [сз,„1=110...200 МПа. Меньше значения для чугунных ступин и при резких изменениях нагрузки. В подвижных (в осевом направлении) соединениях допускаемые напряжения значительно снижают в целях предупреждения задира и ограничения износа. При этом принимают [о,„1=20...30 МПа. 9 б.З.
Оценка соединений призматическими шпонками и их применение Призматические шпонки широко применяют во всех отраслях машиностроения. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость — главные достоинства этого вида соединений. Отрицательные свойства: соединение ослабляет вал и ступицу шпоноч ными пазами; концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки снижает сопротивление усталости вала; прочность соединения ниже прочности вала и ступицы, в особенности при переходных посадках или посадках с зазором. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов.
Технологическим недостатком призматических шпонок является трудность обеспечения их взаимозаменяемости, т. е. необходимость пригонки или подбора шпонки по пазу, что ограничивает их применение Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 в крупносерийном и массовом производстве. Пригонкой стремятся обеспечить устойчивое положение шпонки в пазах, так как перекос (выворачивание) шпонки значительно ослабляет соединение. Сегментная шпонка с глубоким пазом в этом отношении обладает преимуществом перед простой призматической шпонкой. Ее предпочитают применять при массовом производстве.
$ 6.4. Общие замечания по расчету шпоночных соединений Все размеры шпонок и допуски на них стандартизованы. Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала определенные размеры поперечного сечения шпонки. Поэтому при проектных расчетах размеры Ь и Ь берут по справочнику и определяют 1. Расчетную длину шпонки округляют до стандартного размера, согласуясь с размером ступицы, Полученные выше расчетные формулы не учитывают влияния сил трения, которые образуются в соединении при посадках с натягом.
Эти силы трения частично разгружают шпонку и учитываются при выборе допускаемых напряжений (см, выше). В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. При этом следует учитывать, что постановка нескольких шпонок связана с технологическими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения почти не применяют. Их заменяют зубчатыми соединениями.
~ 6.5. Зубчатые (шлицевые) соединения Конструкция и классификация. Зубчатые соединения образуются при наличии наружных зубьев на валу и внутренних зубьев в отверстии ступицы (рис. 6.б), Размеры зубчатых соединений, а также допуски на них стандартизованы. Зубья на валах получают фрезерованием, строганием или накатыванием. Зубья в отверстиях образуют протягиванием или долблением, Протягивание — высокопроизводительный способ и широко применяется в массовом производстве. Для отделочных операций используют шлифование, дорнирование и др. ь Стандартом предусмотрены три серии т соединений: легкая, средняя и тяжелая; они отличаются высотой и числом зубьев.
Э Число зубьев изменяется от 6 до 20. У соединений тяжелой серии зубья выше, а их Р число больше, что позволяет передавать большие нагрузки. По форме профиля различают зубья прямобочные, эвольвентные и треугольные. Последние мало распространены и здесь не рассматриваются. Рис. 6.6 Ийр:IIКигзаиК-бт.пагоб.ги зозбтф1и1.Ьу ~сд:464840172 4 'б) Рис. 6.7 Соеднненнн с нрнмобочнымн зубьями выполняют с центрированием по боковым граням (рис. 6.7, а), по наружному (рис. 6.7, в) или внутреннему (рис.
6,7, б) диаметрам. При выборе способа центрирования руководствуются следующим. Центрирование ио диаметрам 1) или Ы обеспечивает высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням. Центрирование но боковым граням о обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Его применяют при тяжелых условиях работы (ударные и реверсивные нагрузки и др.). Диаметр центрирования (.0 или 4 выбирают из технологических условий. Если твердость материала втулки позволяет обработку протяжкой (<350 НВ), то рекомендуют центрирование по .О. При этом центрирующие поверхности отверстия калибруют протяжкой, а центрирующую поверхность вала — шлифованием.
При высокой твердости втулки рекомендуют центрирование по И. В этом случае центрирующие поверхности отверстия и вала можно обрабатывать шлифованием. Соединения с эвольвентнымн зубьями (рис. 6.8) предпоч- тительны при больших диаа) Вуу метрах валов, когда для нарезания зубьев в отверстии и на валу могут быть использованы весьма совершенные технологические способы, приМвюьо н а вюь ента меняемые для зубчатых колес.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
