Шпоночные соединения.
Обзор темы. При изучении темы студент должен сосредоточить внимание на следующих вопросах теоретического характера, которые освещены в базовом учебнике (1) и дополнительных источниках (2,3). При изучении темы студент должен усвоить основные шпоночные соединения и материалы, из которых изготавливают шпонки, наиболее используемых в оборудовании пищевой промышленности. На базе полученных теоретических знаний проводить расчеты шпоночных соединений на смятие.
1. Шпоночные соединения
Шпонкой называют деталь, которую устанавливают в пазы вала и ступицы (втулки) для образования соединения, способного передавать Крутящий момент от вала к ступице или от ступицы к валу.
На рис. 1 изображены детали шпоночного соединения: 1 — шпонка, 2 — вал и 3 — втулка (или ступица шкива, зубчатого колеса).
Благодаря простоте и надежности конструкции, сравнительно низкой стоимости, а также удобства сборки шпоночные соединения широко применяют в машиностроении. К недостаткам шпоночных соединений следует ослабление вала и ступицы шпоночных пазами, которые уменьшают поперечное сечение и вызывают значительную концентрацию Напряжений, что может вызвать усталостное разрушение валов.
Рис. 1. Шпоночного соединения.
2. Конструкции шпоночных соединений.
Различают ненапряженной и напряженные шпоночные соединения. Соединения, напряженные клиновыми шпонками, применяются редко.
Ненапряженной шпоночные соединения получают с помощью призматических и сегментных шпонок.
Призматические шпонки бывают обычные (рис. 2, а) и направляющие (рис. 2, б). Обычные призматические шпонки предназначены для неподвижного соединения ступицы (втулки) с валом. Они бывают со скругленными или плоскими торцами. Направляющие шпонки применяют в тех случаях, когда детали, размещенные на валах, могут двигаться вдоль валов. Направляющую шпонку закрепляют к валу винтами.
Рис. 2. Соединения призматическими шпонками
Согласно стандарту ширину призматической шпонки B и высоту H выбирают в зависимости от диаметра вала d. Стандарт также регламентирует глубину паза на валу t1 и во втулке t2. Длину шпонки / выбирают по ширине детали, размещенной на валу, проверяют расчетом на прочность и также согласовывают со стандартом. Рабочими гранями призматических шпонок являются их боковые грани, которые контактируют с боковыми гранями пазов. Рабочая длина призматической шпонки со скругленными торцами Lo= L-B, а для шпонки с плоскими торцами Lo=L (Рис. 2, а).
3. Расчет ненапряженных шпоночных соединений. Поскольку шпоночные соединения стандартизованы и их размеры выбирают в зависимости от диаметра вала по соответствующим стандартам, расчет шпоночных соединений в большей части выполняют как проверочный.
Расчет соединения призматической шпонкой. В соединении на рис.3 крутящий момент Τ передается от вала к ступице детали, размещенной на нем, посредством взаимодействия боковых узких граней шпонки с боковыми стенками пазов на валу и в ступице. Нагруженные поверхности зминаються и при незначительных микроперемищеннях отрабатываются.
Основным расчетом соединения призматической шпонкой является расчет при условии ограничения напряжений смятия σзм = F / Aзм < [Σ] изм, где F — сила, действующая на нагруженные поверхности, а Aзм — площадь поверхности смятия.
Рис. 3. Для расчета с объединения призматической шпонкой
Для данного соединения должны приближенно F = 2T / d, а площадь поверхности смятия Aзм = (h-tl) Lo ,
Где Lo — рабочая длина призматической шпонки (см. рис. 2, а). Таким образом, условие прочности шпоночного соединения записываем в виде
Σзм = 2T / [Dlo (H-tl)] < [Σ] изм.
Вопросы по теме.
Какие шпонки применяют для ненапряженных и напряженных шпон глазных соединений? Какой вид деформации является наиболее вероятным и опасным при работе шпоночного соединения? Основные положения методики расчета соединений с призматической шпонкой. Что такое шлицевое соединение? Приведите пример шлицевого соединения.
Задача. Чугунный шкив закрепляют на валу с помощью сегментной шпонки. Выбрать размеры шпонки и проверить прочность шпоночного соединения, если известны: номинальный крутящий момент Т, передает соединения, диаметр вала d, Нагрузки постоянное.
Рекомендуемая литература:
Прикладная механика: Учебное пособие / А. Т. Скойбеда, А. А. Миклашевич, Е. Н. Левковский и др.; Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — Мн.: Выш. Шк., 1997 — 522с. Иосилевич Г. Б., Лебедев П. А., Стреляев В. С. Прикладная механика. — М.: Машиностроение, 1985 — 576с. С. А. Чернавский и др.. Курсовое проектирование деталей машин. — Машиностроение, 1987. — 146-152 с. Прикладная механика. К. И. Заблонский, М. С. Беляев, И. Я. Телис и др. — М.: Высшая школа, 1984 — 280с. Гузенкова П. Г. Детали машин.-М.: Высшая школа, 1986 — 359с. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин.-М.: Высшая школа, 1985 — 416с. Иванов М. Н. Детали машин.-М.: Высшая школа, 1984 — 336с. В. Т. Павлище, Е. В. Харченко и др. Прикладная механика. — М.: Интеллект-запад, 2004 —
366 с.
[…] […]