Расчёт шпоночных соединений
Поскольку призматическая и сегментная шпонки передают вращающий момент между валом и колесом, воспринимая его через контактные усилия на своих боковых поверхностях, то основной проектировочный расчёт проводится по контактным напряжениям смятия, а проверочный расчёт по напряжениям среза в среднем сечении шпонки.
По диаметру вала (табл. 11.11) выбирают одну из стандарта (ГОСТ 23360-78) призматическую шпонку (b×h, мм).
Затем из условия прочности боковых поверхностей на смятие находят рабочую длину шпонки: l ≥ 4kA Mвращ 103/[(h−t1) d [σ]смят], где Mвращ – передаваемый вращающий момент, d – диаметр вала, t1 – заглубление шпонки в вал,
kA – коэффициент внешней динамической нагрузки (табл. 11.12).
Длину шпонки выбирают из нормального ряда, но не менее расчётной.
Принятая шпонка проверяется на срез: τсрез = 2 Mвращ/(d·b·l) ≤ [τ]срез.
Материалы призматических шпонок – Ст 6, 45, для которых можно принять [σ]смят = 100 МПа при спокойной нагрузке, 75 МПа при колебаниях нагрузки и 50 МПа при ударной нагрузке. При возможности перемещения ступицы по валу [σ]смят = 25 Мпа. Допускаемые касательные напряжения среза находят, как [τ]срез ≈ 0,6 [σ]смят.
При невыполнении условий прочности увеличивают рабочую длину шпонки либо принимают шпонку большего сечения.
Таблица 11.11 Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и пазов, ГОСТ 23360-78 | ||||||||||||||||||
Вал | Шпонка | Шпоночный паз | ||||||||||||||||
Ширина | Глубина | Радиус закругления, R | ||||||||||||||||
d | b h9 | h 9,h11 | L h14 | Радиус закругления или фаска (r или S×45º) | Соединение свободное | Соединение нормальное | плотное | Вал, t1 | Втулка, t2 | |||||||||
Вал (H9) | Втулка (D10) | Вал (N9) | Втулка (JS9) | Вал и втулка (Р9) | ||||||||||||||
min | max | min | max | |||||||||||||||
6...8 8...10 | (h9) | 0,16 | 0,25 | +0,0250 | +0,060 +0,020 | -0,004 -0,029 | ±0,012 | -0,06 -0,031 | 1,2 1,8 2,5 3,0 3,5 | +0,01 | 1,0 1,4 1,8 2,3 2,8 | +0,01 | 0,08 | 0,16 | ||||
10...12 12...17 17...22 | 8...45 10...56 14...70 | +0,030 | +0,078 +0,030 | -0,030 | ±0,015 | -0,012 -0,042 | ||||||||||||
0,25 | 0,40 | 0,16 | 0,25 | |||||||||||||||
22...30 30...38 | (h11) | 18...90 22...110 | +0,0360 | +0,098 +0,040 | -0,036 | ±0,018 | -0,015 -0,042 | 4,0 5,0 5,0 5,5 6,0 7,0 7,5 9,0 9,0 | +0,02 | 3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 4,9 5,4 5,4 6,4 7,4 | +0,02 | |||||||
0,4 | 0,6 | 0,25 | 0,40 | |||||||||||||||
38...44 44...50 50...58 58...65 | 28...140 | +0,0430 | +0,012 +0,050 | -0,043 | ±0,021 | -0,018 -0,061 | ||||||||||||
36...160 | ||||||||||||||||||
45...180 | ||||||||||||||||||
50...200 | ||||||||||||||||||
65...75 75...85 85...95 95...110 | 56...220 | 0,6 | 0,8 | +0,0520 | +0,149 +0,065 | -0,052 | ±0,026 | -0,022 -0,074 | 0,4 | 0,6 | ||||||||
63...250 | ||||||||||||||||||
70...280 | ||||||||||||||||||
80...320 | ||||||||||||||||||
110..130 130..150 150..170 170..200 200..230 | 90...360 | +0,0620 | +0,180 +0,080 | -0,062 | ±0,031 | -0,026 -0,088 | ||||||||||||
100...400 | 1,0 | 1,2 | +0,03 | 8,4 9,4 10,411,412,412,4 | +0,03 | 0,7 | 1,0 | |||||||||||
110...450 | ||||||||||||||||||
125...500 | ||||||||||||||||||
230..260 260..290 | 140...500 | 1,6 | 2,0 | +0,0740 | +0,220 +0,100 | ±0,037 | -0,032 -0,106 | 1,2 | 1,6 | |||||||||
160..500 | ||||||||||||||||||
Примечание. Нормальный ряд длин шпонок, L, мм: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500. |
Таблица 11.12 Коэффициент внешней динамической нагрузки, kA, ГОСТ 21354-87 | ||||
Двигатель | Режим работы | |||
Электродвигатель | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
Гидравлический двигатель | 1,10 | 1,35 | 1,60 | 1,85 |
Двигатель внутреннего сгорания | 1,25 | 1,50 | 1,75 | >2,00 |
Одноцилиндровый ДВС | 1,50 | 1,75 | 2,00 | >2,25 |
1 – равномерно работающие конвейеры, лёгкие подъёмники, вентиляторы | ||||
2 – неравномерно работающие конвейеры, лёгкие подъёмники, вентиляторы, ротационные и пластинчатые транспортёры, шестерёнчатые и ротационные насосы, главные приводы станков, тяжёлые подъёмники, крановые механизмы, промышленные и рудничные вентиляторы, поршневые многоцилиндровые насосы, станы холодной прокатки | ||||
3 – мешалки для резины и пластмасс, лёгкие шаровые мельницы, деревообрабатывающие станки, одноцилиндровые поршневые насосы | ||||
4 – экскаваторы, черпалки, тяжёлые шаровые мельницы, дробилки, буровые машины, брикетировочные прессы. Станы горячей прокатки. |
Сегментные шпонки рассчитываются по аналогичным принципам [8].
Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 454;