Курсовой проект Привод общего назначения

• Название: Курсовой проект Привод общего назначения
• Дата: 06.09.2022
• Размер: 5.7 Mb.
• Имя файла: kursovoi_proekt (17).docx
• Тип: Курсовой проект; #663930
• страница: 21 из 22

11. Выбор и расчет шпонок

11.1. Общие сведения

Шпоночные соединения – соединения для закрепления на валах и осях зубчатых колёс, шкивов, звёздочек и других деталей при помощи шпонок и для передачи крутящего момента от вала к ступице насаженной детали и наоборот.

Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соприкасающихся деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей.

Шпоночные соединения можно разделить на две группы:

а) ненапряжённые соединения, осуществляемые при помощи призматических и сегментных шпонок;

б) напряжённые соединения, осуществляемые клиновыми, фрикционными и тангенциальными шпонками.

Шпонки всех основных типов стандартизованы. Размеры шпонок выбираются в зависимости от диаметра вала по таблицам стандарта.

Обычно в соединение ставят по одной шпонке, а при передаче большого крутящего момента ставят две и три шпонки через 180–120°.

11.2. Соединения призматическими шпонками

Они получили наибольшее распространение. Служат для ненапряжённого соединения вала со ступицей, обеспечивают лёгкий монтаж и демонтаж деталей, сопряжённых с валом, лучшую центровку деталей, сидящих на валу, по сравнению с другими видами шпонок, отличаются простотой конструкции и сравнительно низкой стоимостью.

Недостатком призматических шпонок является трудность обеспечения их взаимозаменяемости и необходимость ручной пригонки; они требуют изготовления вала и отверстия в ступице с большой точностью. Пригонкой стремятся обеспечить устойчивое положение шпонки в пазах, так как перекос (выворачивание) шпонки значительно ослабляет соединения. Сегментная шпонка с глубоким пазом в этом отношении обладает преимуществом перед простой призматической шпонкой.

Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом. Момент передаётся с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия _см, а в продольном сечении шпонки – напряжения среза  (рис. 11.1).



Рис. 11.1. Напряжения в соединении призматическими шпонками
Для простоты расчёта допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, напряжения смятия _см распределяются равномерно по высоте и длине шпонки, а плечо равнодействующей этих напряжений равно d / 2, где d – диаметр вала.

Рассматривая равновесие вала или ступицы при таких допущениях, получим условия прочности:

	(11.1)
	(11.2)

где Т – крутящий момент, Н·мм;

l – длина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

b– ширина шпонки, мм;

t₁ – глубина врезания шпонки в вал.

Рабочая длина шпонки со скруглёнными концами равна l_р = l – b, с плоскими – l_р= l.

Пазы на валах под шпонки со скруглёнными концами выполняют пальцевыми фрезами. Пазы на валах для шпонок с плоскими торцами выполняют дисковыми фрезами, что более технологично и создаёт меньшую концентрацию напряжений, чем при выполнении пальцевой фрезой.

У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому при расчётах обычно определяют _см. Шпонки изготавливают со скруглёнными или плоскими концами.

Материал шпонок и выбор допускаемых напряжений

В качестве материала для шпонок рекомендуется применять чистотянутую прутковую сталь с пределом прочности  > 500 Н/мм² (Сталь 45, Сталь 6).

Величина допускаемых напряжений зависит от режима работы и прочности материала вала и ступицы.

В нормалях машиностроения на редукторы приняты следующие допускаемые напряжения смятия на шпонках из стали 45:

[_см] = 50–70 Н/мм² – при непрерывном использовании редукторов с полной нагрузкой;

[_см] = 130–180 Н/мм² – при среднем режиме использовании редукторов;

[_см] = 260 Н/мм² – при предельных статических нагрузках.

Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях общего машиностроения при спокойной нагрузке рекомендуется принимать:

• 
  при стальной ступице []_см = 100–150 Н/мм²,
  
• 
  при чугунной []_см = 60–80 Н/мм².
  

Допускаемое напряжение среза []_ср выбирается по материалу шпонок в пределах []_ср = 120, 87, 54 Н/мм².

Для ступиц из текстолита и древесно-слоистых пластиков допускаемые напряжения на смятие составляют около 20 Н/мм².



Рис. 11.2. Шпонки призматические
Таблица 11.1

Шпонки призматические (по ГОСТ 23360-78), мм

Диаметр вала d	Сечение шпонки		Глубина и радиус закругления пазов
	b	h	Вал t1	Втулка t2	r (или фаска s1 × 450)
					Наимень-ший	Наиболь-ший
6–8	2	2	1,2	1
8–10	3	3	1,8	1,4	0,08	0,16
10–12	4	4	2,5	1,8
12–17	5	5	3,0	2,3
17–22	6	6	3,5	2,8	0,16	0,25
22–30	8	7	4,0	3,3
30–38	10	8	5,0	3,3
38–44	12	8	5,0	3,3
44–50	14	9	5,5	3,8
50–58	16	10	6,0	4,3	0,25	0,4
58–65	18	11	7,0	4,4
65–75	20	12	7,5	4,9
75–85	22	14	9,0	5,4	0,4	0,6
85–95	25	14	9,0	5,4
95–110	28	16	10	6,4

Примечания:

1. Длины призматических шпонок l выбирают из ряда (по ГОСТ 23360-78) 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200.

2. Примеры обозначения шпонки при b= 16 мм, h= 10 мм, l= 80 мм исполнения А (со скругленными торцами): шпонка 16×10×80 (ГОСТ 23360-78); исполнения В (с плоскими торцами): шпонка В 16×10×80 (ГОСТ 23360-78).