Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Механика

Соединения типа вал – ступица.  Просмотрен 1809

7.1. Соединения с натягом.Соединения с натягом осуществляется за счёт сил упругости от их предварительного деформирования. С помощью натяга соединяют детали с соосными цилиндрическими (реже – с коническими) поверхностями контакта. Соединения используются для передачи вращающего момента и сил между сопрягаемыми деталями (рис. 1). Сборку соединений выполняют преимущественно механическим или тепловым способами. В первом случае охватываемую деталь с помощью пресса или молотка вставляют в охватывающую деталь или наоборот. Во втором случае охватывающую деталь нагревают (реже – охлаждают охватываемую деталь). Натяг образуется после охлаждения соединения.

Соединения с натягом просты в изготовлении, обеспечивают хорошее центрирование и фиксирование взаимного положения деталей, могут воспринимать значительные статические и динамические нагрузки. Недостатком является сложность демонтажа, а также возможное повреждение посадочных отверстий во время разборки. Соединения склонны к контактной коррозии и обладают пониженной прочностью при переменных нагрузках.

Выбор посадки производят путём сравнения расчётных и табличных (СТ СЭВ 144–75) значений натягов и , которые вычисляются по формулам:

 

. (1)

 

Здесь - параметры шероховатости сопрягаемых поверхностей; dр – расчётное значение диаметрального натяга, определяемое по выражению

 

, (2)

 

причём в формуле (2):

(3)

 

- соответственно модули Юнга и коэффициенты Пуассона материалов сопрягаемых деталей;

d – посадочный диаметр, d1 – диаметр отверстия в охватываемой детали, d2 – наружный диаметр охватывающей детали; f – коэффициент трения; l – длина ступицы; k = 1,5…2 коэффициент запаса сцепления; Q – внешняя сдвигающая сила:

 

; , (4)

 

где - соответственно осевая и окружная силы в соединении, Т – передаваемый вращающий момент.

Осевое усилие запрессовки можно вычислить по формуле

 

. (5)

 

7.2.

Шпоночные соединения.
Шпоночными называются соединения соосных деталей зацеплением посредством специальной детали – шпонки. Сопрягаемые поверхности могут быть как цилиндрическими, так и коническими. В машиностроении применяют ненапряжённые соединения с призматическими или сегментными шпонками (рис. 2,а,б) и напряжённые соединения (рис. 2,в) с клиновыми шпонками. Шпонки перечисленных типов стандартизованы.

Достоинствами шпоночных соединений являются простота конструкции, низкая стоимость изготовления, удобство сборки и разборки. Недостатки: неприменимость в быстровращающихся соединениях, необходимость ручной пригонки элементов соединения.

Соединения с призматическими шпонками используются наиболее часто. Они имеют сравнительно небольшую глубину врезания в вал, легко монтируются и демонтируются. Во многих случаях их используют также в соединениях с натягом. Призматическая шпонка имеет прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине b/h = 1 для валов диаметром до 22 мм, и b/h = 0,5 для валов больших диаметров. Рабочими у призматических шпонок являются боковые узкие грани. В радиальном направлении предусмотрен зазор. Материал шпонок – чистотянутая сталь с пределом текучести не ниже 600 МПа.

Сегментные шпонки имеют глубокую посадку и не перекашиваются под нагрузкой.

Они взаимозаменяемые. Однако глубокий паз существенно ослабляет вал. Поэтому сегментные шпонки применяют преимущественно на малонагруженных участках вала.

Шпоночные соединения выходят из строя из-за смятия рабочих поверхностей граней. Возможен также срез шпонки. Расчёт соединения на смятие выполняют по формуле

 

, (6)

 

где Т – вращающий момент, lpрабочая длина шпонки (рис. 2,а), t2 = 0,4h – глубина врезания шпонки в ступицу, - допускаемое напряжение на смятие. Отсюда можно определить рабочую длину шпонки

 

. (7)

 

Проверку прочности шпонок на срез обычно не производят, т.к. это условие удовлетворяется при использовании стандартных шпонок и рекомендуемых значений.

Если условие прочности (6) не выполняется, то соединение образуют с помощью двух шпонок, установленных под углом 120 или 180°.

Соединения сегментными шпонками также рассчитываются по формуле (6). При этом принимают , (см. рис. 2,б). Допускаемые напряжения на смятие при постоянной нагрузке в соединении стального вала и шпонки из чистотянутой стали принимают МПа в зависимости от материала ступицы принимают следующими:

 

Материал ступицы сталь чугун, алюминий текстолит, древопластик

, МПа 150…180 80…100 15…25.

 

Большие значения назначают при лёгком режиме работы, а меньшие – при тяжёлых режимах. При реверсивной нагрузке значения допускаемых напряжений снижают в 1,5 раза, а при ударных нагрузках – в 2 раза.

 

 

Предыдущая статья:ЛЕКЦИЯ 10. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МАШИН Следующая статья:ЛЕКЦИЯ 11. КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ
page speed (0.1472 sec, direct)