Расчёт вероятностных натягов. Расчёт прочности соединяемых деталей. Шпоночные соединения, страница 3

Наименование параметра

Вариант

1

2

3

4

5

6

Вид допускаемой нагрузки

Fa

T

Fa

T

Fa

T

Вероятность неразрушения

0,999

0,99

0,9

0,95

0,9

0,99

Номинальный диаметр вала d и посадка

Внутренний диаметр вала d1, мм

0

10

0

20

0

40

Наружный диаметр втулки d2, мм

120

140

150

160

180

200

Материал вала

Сталь

Сталь

Сталь

Сталь

Сталь

Сталь

Материал втулки

Сталь

Чугун

Бронза

Чугун

Бронза

Сталь

Примечания.  1. Недостающие данные взять из таблиц Приложения.   2. Длину втулки принять l = (1,2…1,5) d.

Тема 8: Шпоночные соединения

8.1. Общие сведения

Шпоночные соединения служат для закрепления деталей на осях и валах и передачи крутящего момента Т. Такими деталями являются шкивы, зубчатые колёса, муфты, маховики, кулачки и т.д. Соединения осуществляют с помощью шпонки – специальной детали, закладываемой в пазы соединяемых вала и ступицы.

В машиностроении применяют ненапряжённые соединения (с помощью призматических и сегментных шпонок), их также называют призматическими, и напряжённые (с помощью клиновых шпонок), их также называют клиновыми. Шпонки этих типов стандартизированы.

Различают неподвижные и подвижные шпоночные соединения. У подвижных соединений, например, в коробках передач, ступица может перемещаться на валу вдоль его оси; в этом случае используют длинные направляющие шпонки, которые крепят к валу винтами.

Достоинства:

1) Простота конструкции.

2) Сравнительно низкая стоимость.

3) Возможность жёсткой фиксации ступицы в окружном направлении.

Недостатки:

1) Ослабление пазами вала и ступицы.

2) Концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки.

3) Необходимость ручной подгонки или подбора.

Последний недостаток ограничивает  использование соединений в машинах крупносерийного и массового производства. Шпоночное соединение применяют преимущественно в тех случаях, когда посадку с натягом не удается реализовать по условиям прочности или технологическим возможностям.

Призматические шпонки (рис. 8.1) применяют в конструкциях наиболее широко, так как они просты в изготовлении и имеют сравнительно небольшую глубину врезания в вал. Но по последней причине шпонка в пазах имеет недостаточную устойчивость. Сегментная шпонка (рис. 8.2) с глубоким пазом обладает в этом отношении преимуществом. Её предпочитают применять в массовом производстве. Однако паз под шпонку существенно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки используют преимущественно для закрепления деталей на малонагруженных участках вала, например, на входных и выходных хвостовиках валов.

Соединения клиновыми шпонками (рис. 8.3 и 8.4) характеризуется свободной посадкой ступицы на вал (с зазором). Запрессовка (забивка) шпонки в пазы

 


Рис. 8.1. Соединение призматической шпонкой смещает центры вала и ступицы, что вызывает дебаланс и неблагоприятно сказывается на работе механизма при больших угловых скоростях. Все виды шпонок малонадёжны при действии ударных, циклических и реверсивных нагрузок. При этих условиях их в крупносерийном и массовом производстве заменяют шлицевыми.

 


Рис. 8.2. Соединение сегментной шпонкой

 


Рис. 8.3. Соединение клиновой шпонкой

Рис. 8.4. Соединение клиновыми тангенциальными шпонками

8.2. Соединения призматическими шпонками