Петров Соединения вал-ступица (946570), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Коэффициентдолговечности k долг = k Н ⋅ k Ц = 0,794 ⋅ 1,75 = 1,39. Коэффициент, учитывающий условиясмазки k C = 1 для средних условий. Коэффициент, учитывающий условия закрепленияступицы на валу k OC = 1,25 при небольших осевых смещениях. (Коэффициенты k C и k OCберутся по ГОСТ 21425-75).Коэффициент условий работы k P = k C ⋅ k OC = 1 ⋅ 1,25 = 1,25 .Допускаемое напряжение при расчёте на износостойкость[σ ]см =[σ ]услk долг ⋅ k Р=185= 106,5 МПа1,39 ⋅ 1,25Коэффициент окружной неравномерности распределения нагрузкипо табл.8 при ψ = 0,43 k 3′ = 1,5.Коэффициент концентрации нагрузки при расчёте на износостойкостьk изн = k 3′ ⋅ k пр = 1,5 ⋅ 1,8 = 2,7Проверка на износостойкостьσ=10 3 ⋅ Т ⋅ k изн 10 3 ⋅ 1370 ⋅ 2,7== 70 < [σ ]изн = 106,5 МПаSF ⋅ l750 ⋅ 70303.
ПРОФИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯУ профильных соединений передача вращающего момента осуществляется засчёт некруглой формы поверхностей сопрягаемых деталей. Профильные соединения подразделяются на призматические, преимущественно с квадратным валом, соединения скруглым валом и лыской, и собственно профильные соединения (фасонно-профильные).Для достижения равнопрочности на кручение в призматическом соединении необходимо, чтобы диаметр окружности, вписанный в квадрат соответствовал диаметрукруглого вала, а это значительно повышает диаметральный размер соединения. Недостатками призматических соединений являются также технологическая сложность изготовления отверстия и большая концентрация напряжений в углах квадратного отверстия.
Призматические соединения и соединения на лыске по нагрузочной способности значительноуступают шлицевым соединениям, поэтому находят применение как неподвижные и малонагруженные для посадки маховичков, рукояток, педалей управления и т.п.У профильных соединений рабочие поверхности образованы циклоидальнымикривыми. Соединения бывают цилиндрическими и коническими, последние способны передавать осевую силу, но сложнее в производстве.Для профильных соединений характерны хорошее центрирование, незначительная концентрация напряжений, высокая надежность и технологичность, в частности возможность точной обработки рабочих поверхностей высокой твердости.
Недостаткамиэтих соединений являются необходимость в специальном технологическом оборудовании,большие распорные силы и большие напряжения смятия, чем у шлицевых соединений.а≈0,0035DR≈0,728Dr≈0,272D31В машиностроении используются две разновидности профильных соединений:первая – для плотных посадок типа Н7/k6, Н7/n6 – с контуром поперечного сечения в видекривой, состоящей из трех (n=3) одинаковых циклически повторяющихся участков и вторая – для подвижных посадок типа Н7/g6, Н7/h6 – с контуром поперечного сечения, у которого n=4.Развитие технологии производства профильных соединений привело к разработкет.н. равноосных соединений, у которых расстояние D между двумя параллельными касательными к контуру по общей нормали в точках касания одинаково. Такой контур обрабатывается проще и с большей точностью (особенно это важно для деталей высокой твердости).
Для равноосных соединений используется обычный мерительный инструмент, применяемый для круглых валов и отверстий.Критериями работоспособности профильных соединений являются: прочностьпри растяжении втулки, ее радиальная деформация и прочность на смятие рабочих поверхностей.Прочность на растяжение втулки равноосного соединения определяется условием10 3 Тkβ 1σр =≤ [σ ] р , МПаD 2lПрочность на смятиеσ см10 3 Тkβ 2=≤ [σ ]см, МПаD 2lРадиальная деформация втулкиδ max6 ⋅ 10 3 TKA=, ммEDlВ этих зависимостях Т – в Нм; l – длина втулки в мм; D – в мм – показан на эскизе; Е=2,1⋅105 МПа – модуль упругости; К=f(a/D) – коэффициент (табл.
11); β1,2=f(Dнар/D) –коэффициент (таблица 12), где Dнар – наружный диаметр втулки.Таблица 11Отношение а/D1/201/241/32Коэффициент К1,251,401,6532Таблица 12Отношение Dнар/D1,21,31,41,51,61,8Коэффициент β158,927,315,910,57,64,5Коэффициент β260,428,316,711,28,15,0Коэффициент А-2,41,20,750,70,35Максимальная радиальная деформация втулки должна находиться внутри полядопуска соответствующей посадки соединения.Призматические и соединения с круглым валом и лыской рассчитываются толькона смятие.Призматические соединенияσ см =3 ⋅ 10 3 Т≤ [σ ]см , МПаb⋅lСоединения с круглым валом и лыскойσ см =4 ⋅ 10 3 Т≤ [σ ]см , МПаb ⋅ l (b / 3 + ft )В этих формулах Т – в Нм; l – длина втулки в мм; b и t – размеры в мм;f=0,12…0,18 – коэффициент трения.Конструктивно принимают b=t=0,8d.Круглый профиль с лыской обеспечивает лучшее центрирование и технологичнеепризматического соединения, однако уступает последнему по нагрузочной способности.Допускаемые напряжения для профильных соединений устанавливаются аналогично шлицевым.
Для термообработанных поверхностей рекомендуется [σ ]см = 100…140МПа.334. ШТИФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯШтифтовые соединения применяют при передаче небольших нагрузок – осевойсилы или вращающего момента. Используют их для точного взаимного фиксирования деталей, а также как предохранительные элементы.Штифты отличаются большим разнообразием типов: конические (рис. 1а), цилиндрические (рис. 1б), насеченные (рис.
1 в, г, д, е, ж) и пружинные (рис. 1з).Отверстия под штифты в обеих соединяемых деталях обрабатываются в сборе:после сверления выполняют развертку, чтобы обеспечить соосность.Штифты удерживаются в отверстиях силами трения. Это достигается в соединениях с цилиндрическими штифтами установкой с натягом, с насеченными штифтамивследствие местной упругости выступающих элементов на боковой поверхности штифтов,с коническими – осевым перемещением штифта. Конусность конических штифтов 1/50,что обеспечивает надежное самоторможение и центрирование деталей. Иногда концыштифтов расклепывают.Для возможности разборки без выколачивания штифтов в соединениях на плоскости дополнительно развертываются отверстия в одной детали или нарезают на головкештифта резьбовое отверстие.Пружинные штифты вальцуют из ленты и закаливают.
Ввиду податливости ихможно устанавливать в отверстия с большими допусками, обеспечивая надежное сцепление даже при ударной нагрузке и сохранение силы сцепления после многократной сборкии разборки.Насеченные штифты не требуют развертывания отверстий; штифты надежноудерживаются в них без дополнительных средств закрепления. При забивании штифтов вотверстия выдавленный ранее при насечке из канавок материал упруго деформируется вобратном направлении.
Таким образом, создаются повышенные местные давления, чтоповышает прочность сцепления.По конструктивной реализации различают осевые штифты (круглые шпонки) ирадиальные штифты.Осевые штифты применяют для передачи вращающего момента в неразборныхсоединениях.Вследствие благоприятной формы выемок в вале и ступице концентрация напряжений относительно невелика. Многоштифтовые соединения этого типа по прочностиприближаются к шлицевым, а при посадке с натягом по центрирующим поверхностям могут превосходить их.34Недостаток соединения – необходимость совместной обработки отверстий подштифты в вале и ступице. Материал детали и вала должен быть примерно одинаковойтвердости, в противном случае неизбежен уход сверла в сторону более мягкого металла.Соединения осевыми штифтами применимы для крепления насадных деталей вконцевых установках при не слишком большой длине вала, когда обеспечен удобный подвод сверл и разверток к торцу вала.В слабонагруженных соединениях применяют крепление цилиндрическими иликоническими радиальными штифтами, фиксирующими насадную деталь в угловом и осевом направлениях.Соединение нетехнологичное (требуется совместное сверление и развертываниеотверстий в ступице и вале); отверстия сильно ослабляют вал.Штифты изготавливают из сталей марок 15; 35; 45; А12 или У8; штифты с канавками и пружинные – из пружинной стали.Штифты работают и рассчитываются на срез.Осевые штифты на рис.
2 по формуле2 ⋅ 10 3 ⋅ Тτ=≤ [τ ]срz ⋅d ⋅l ⋅ DТ – вращающийся момент на посадочных поверхностях, в Нм;z – число штифтов; d и l – соответственно диаметр и длина штифтов, мм;[τ]ср – допускаемое напряжение среза, МПа; D – диаметр соединения, мм.Осевые штифты на рис. 3 по формулеτ ср2 ⋅ 10 3 ⋅ Т=≤ [τ ]срz ⋅ Аср ⋅ D ′Здесь Т – вращающийся момент, в Нм; z – число штифтов; D’ – диаметр расположения штифтов, мм.Радиальные штифты на рис. 4 по формулеτ ср2 ⋅ 10 3 ⋅ Т=≤ [τ ]срz ⋅ Аср ⋅ DЗдесь z – число мест среза штифта.35Рис. 1 Основные типы штифтовРис.
2Рис. 3Рис. 4365. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ СОЕДИНЕНИЙДля одного и того же вала призматические шпонки целесообразно унифицироватьпо сечению, а по возможности и по их длине, ориентируясь при этом на меньший из диаметров вала. Придерживаться стандартных соотношений между диаметром вала и сечением призматической шпонки необязательно. При небольших вращающих моментах целесообразно брать шпонку меньшего сечения, чем это соответствует данному диаметру валапо стандарту.Соединение данной ступицы с валом двумя или более призматическими шпонками недопустимо, так как в передаче нагрузки принимает участие только одна из шпонок.По этой же причине соединение деталей с двумя ступицами (типа барабана) следует выполнять одношпоночным. Если по результатам расчетов одна шпонка не удовлетворяетнагрузочной способности соединения, следует применить шлицевое или посадку с натягом.Перепад диаметров ступеней ступенчатого вала с призматическими шпонкамиследует выбирать из условия свободного прохода насаживаемой детали (например, подшипника качения), без демонтажа шпонок из пазов вала.
С целью уменьшения концентрации напряжений шпоночный паз не должен доходить до буртика ступенчатого вала на3…5 мм. На консолях валов шпоночный паз целесообразно прорезать на выход в торецвала.Для обеспечения сборки шпоночного соединения, например, зубчатого колеса свалом рекомендуется предусматривать направляющий цилиндрический участок вала с допуском по d11.Следует избегать применения шпоночных соединений на тонкостенных полыхвалах. Клиновые шпонки с головками применяют, как правило, на консолях валов.Легкую серию прямобочных шлицевых соединений целесообразно применять длянеподвижных слабонагруженных соединений, среднюю серию – для подвижных и неподвижных соединений при средней спокойной нагрузке, тяжелую серию – для напряженныхусловий работы.Для подвижных шлицевых соединений следует, из соображений устойчивостиположения детали на валу, длину ступицы принимать не менее диаметра вала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
