Соединения сегментными шпонками. Шлицевые соединения. Сравнительная оценка соединений, страница 3

Основными критериями работоспособности шлицевых соединений является сопротивление рабочих поверхностей зубьев смятию и коррозионно-механическому изнашиванию. Коррозионно-механическое изнашивание возникает при очень малых колебательных относительных перемещениях сопряженных поверхностей, возникающих при изгибе и скручивании вала. Соединение, нагруженное только крутящим моментом Т (муфта) на износ не рассчитывают.

А) Расчёт по напряжениям смятия. Расчётная схема приведена на рис. 9.5.

 

Рис.9.5. Расчётная схема прямобочных шлицев

Условие прочности:

                               (9.4)

где  d_m – средний диаметр;

для эвольвентных зубьев;                (9.5)

h – рабочая высота профиля зубьев;

 для эвольвентных зубьев;             (9.6)

f – координата фаски;

l – рабочая длина зубьев;

y – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев;   y = 0,7…0,8;

S_F – удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей в мм³/мм; принимается для прямобочных шлицевых соединений из прил. 20 или из [5].

Допускаемые напряжения смятия назначают в зависимости от назначения машины и специфики эксплуатации. Значения  для изделий общего машиностроения и подъёмно-транспортных устройств приведены в прил. 21.

Пример 9.1. Подобрать и проверить на смятие прямобочное шлицевое со-единение по следующим исходным данным: диаметр вала d  = 60 мм, крутящий момент на валу Т = 2000 Нм. Втулка стальная твёрдостью Н₂ < 350 НВ. Соеди-нение неподвижное. Условия эксплуатации средние. Привести обозначение со-единения с центрированием по d.

Решение.

Допускаемое напряжение смятия  [s_см] = 80 МПа (прил. 21). Длина ступицы l = (1,2…1,5)60 = 72...90 мм. Принимаем l = 80 мм (прил. 15). Принимаем прямобочное шлицевое соединение 8 × 62 × 68 × 12 с f = 0,5 мм и = 520  мм³/мм (прил. 20).  Рабочие напряжения смятия:

Вывод. Прочность достаточна. Принято соединение   d – 8 × 62H8/e8 × 68 H10/a11 × 12F10/f8   ГОСТ 1139-80.

Пример 9.2. Подобрать и проверить на смятие эвольвентное шлицевое со-единение по следующим исходным данным: расчётный диаметр D = 70 мм, кру-тящий момент на валу Т = 3200 Нм. Втулка стальная твёрдостью Н₂ > 350 НВ . Соединение неподвижное. Условия эксплуатации хорошие. Привести обозначе-ние соединения с центрированием по b.

Решение.

Допускаемое напряжение смятия  [s_см] = 160 МПа (прил. 21). Длина ступицы l = (1,2…1,5)70 = 84...105 мм. Принимаем l = 90 мм (прил. 15). Принимаем эвольвентное шлицевое соединение с D = 70 мм, модулем m = 3 мм, числом зубьев z = 22 [9]. 

Средний диаметр = 322 = 66 мм, рабочая высота профиля 3 мм. Рабочие напряжения смятия:

Вывод. Прочность достаточна. Принято соединение   70 × 3 × 9H/9g ГОСТ 6033-80.

Б) Расчёт на изнашивание выполняют по условию:

                                                (9.7)

Тема 10: Профильные соединения

Профильными называют соединения, в которых ступица насаживается на фасонную поверхность вала (квадратную, треугольную, эллиптическую и т.п.) и таким образом обеспечивается передача вращения и жёсткое фиксирование деталей в окружном направлении.

По сравнению со шпоночными и шлицевыми эти соединения имеют:

1) небольшую концентрацию напряжений;

2) более высокую точность центрирования.

Однако сложность изготовления профилей ограничивает области применения соединений. Профильные соединения рассчитывают на смятие. Для квадрата со скругленными углами (рис. 10.1):

                                        (10.1)

где b – ширина прямолинейной части грани;

Допускаемое напряжение смятия  [s_см] = 100…140 МПа для термически обработанных поверхностей.

 

Рис. 10.1. Профильное соединение