Шпоночные соединения

1. Механика 1.3 Лекция 6

2.

Шпоночные соединения
Шпоночные соединения – это разборные подвижные или неподвижные
соединения двух деталей, с применением специальных закладных
деталей – шпонок.
Шпоночное соединение применяется, как правило, для подвижного или
неподвижного соединения двух деталей (вала и ступицы) с целью
предотвращения их относительного проворота при передаче крутящего
момента
Достоинства
Недостатки
простота и надёжность
ослабление сечений вала и ступицы
лёгкость сборки и разборки
концентрация напряжений
низкая стоимость
децентровка деталей

3.

Шпоночные соединения
Напряженные
Неподвижные
С клиновой
шпонкой
С тангенциальной
шпонкой
Ненапряженные
Подвижные
С призматическими
шпонками
Направляющие
Скользящие
Неподвижные
С сегментными
шпонками
С призматическими
шпонками

4.

Призматические шпонки
Рабочая грань
Неподвижные
ГОСТ 10748—79
Направляющие
ГОСТ 8790—79

5.

Призматические шпонки
Скользящие
ГОСТ 12208-66
Сегментные шпонки
Неподвижные
ГОСТ 24071-80

6.

Клиновые шпонки

7.

Шпонки изготовляют из сталей, имеющих временное сопротивление на
разрыв не менее 590 МПа (наиболее часто используется стали 45 и 50) с
твердостью (30-40) HRC
Допускаемые напряжения на смятие:
• при стальной ступице [σ]см = 30…200 МПа;
• при чугунной
[σ]см = 80…110 МПа;
Допускаемые напряжения на срез:
[τ]ср = 70…100 МПа
Соотношение размеров призматических шпонок обеспечивает выполнение
условия прочности на срез при выполнении условия прочности на смятие
Достаточно обеспечить выполнение условия прочности на смятие

8.

см
F
2T
;F
; A l p (h t1 f ); l p l b
A
d
см
2T
см
d l p h t1 f

9.

Ввиду особенности геометрической формы сегментная шпонка
дополнительно проверяется на срез
ср
2T
ср
d lp b

10.

Шлицевые соединения
Шлицевыми называют соединения, которые образуются между выступами
(шлицами) вала и соответствующими по форме впадинами ступицы,
насаженной на вал. Соединения выполняют подвижными и неподвижными
(относительно оси вала).
Прямобочный
Треугольный
Профиль
Эвольвентный

11.

Шлицевые соединения
Достоинства
Недостатки
точность центрирования
сложность изготовления
прочность и надежность
стоимость изготовления
меньше длина ступицы

12.

Основной критерий работоспособности – прочность на смятие
см
2TK 3
см
d ср z l p h
K3 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки (1,1…1,5),
dср – средний диаметр соединения,
z – число зубьев.
Прямобочный
h (D d ) / 2 2 f ;
d ср ( D d ) /2

13.

Эвольвентный
h m;
d ср d д mz
m – модуль зацепления,
– коэффициент, равный 1.0 при
центрировании по ширине зуба, 0.9 –
при центрировании по D
Треугольный
h ( D d a ) / 2;
d ср d д mz

14.

Механические передачи
В курсе ДМ рассматриваются передачи вращательного движения
следующих видов
Ременная
Цепная
Фрикционная
Зубчатая
Червячная
Исключение – винт-гайка (преобразует вращательное
движение в поступательное)

15.

Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
n / 30
Угловая скорость
V d / 2 nd / 60
Окружная (линейная) скорость
Ft 2T d
Окружная сила, передаваемая мощность
P Ft V T
P2 / P1
КПД одноступенчатой передачи
u12 i12 1 / 2 T2 /(T1 )
Многоступенчатые
Передаточное отношение (число)
1 2 ... n
i i1 i2 ... in

16.

Ремённые передачи
Передача трением с гибкой связью

17.

Ремённые передачи
Достоинства
Недостатки
передача на большие расстояния
большие радиальные размеры
возможность работы на больших
скоростях
низкая долговечность ремня
плавность и бесшумность
нагрузка на опоры
естественная защита от
перегрузок
проскальзывание

18.

Геометрические параметры ремённых передач
Плоский ремень
a 1.5(d2 d1 )
Клиновый и поликлиновый
a 0.55(d2 d1 ) h
l р 2a 0.5 (d 2 d1 ) (d 2 d1 ) 2 /( 4a)
ГОСТ 1284.1-89

19.

Геометрические параметры ремённых передач
Уточнение межосевого расстояния
1
a 2l p (d 2 d1 )
8
2l p (d 2 d1) 2 8(d 2 d1)2
Проверка угла обхвата малого шкива
1 180 57 (d2 d1) / a
1 150
Плоский ремень
1 120
Клиновый ремень

20.

Силы в ремне
T1 F2d1 / 2 F1d1 / 2 0
Ft 2T1 / d1

21.

Напряжения в ремне
max 1 v и1
1 0 t / 2;
2 0 t / 2
t Ft / A
0 F0 / A
и E / d
v Fv / A
Полезное напряжение
Напряжение предварительного натяжения
Напряжение изгиба
Напряжение от центробежной силы

22.

Тяговая способность ременной передачи
t
2 0