Лекция № 13 Проверка на срез. Условие прочности на срез

Соединения.

Шпоночные соединения.

Шпоночные соединения образуют: вал, ступица и шпонка.

Шпонка представляет собой стальной брус, который устанавливается в пазы, расположенные на валу и ступице. Шпонка обеспечивает передачу вращающего момента между валом и ступицей.

Достоинства:

1) простота конструкции;

2) лёгкость монтажа/демонтажа.

Недостатки:

1) шпоночные пары ослабляют и ступицу; ослабление обусловлено:

а) уменьшением поперечного сечения;

б) высокой концентрацией напряжения.

Шпоночные соединения бывают напряжёнными и ненапряжёнными. В ненапряжённых шпоночных соединениях при сборке напряжения не возникают. Они возникают при передаче крутящего момента. В ненапряжённых шпоночных соединениях используют призматические

и сегментные шпонки. В напряжённых шпоночных соединениях используют клиновые и тангенциальные шпонки.

Призматические и сегментные шпонки стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, для которого предназначены.

Расчёт шпоночных соединений.

Основной критерий работоспособности – прочность. При проектном расчёте шпонки выбирают по таблице ГОСТ и затее проверяют на прочность. Размеры шпонок подобраны таким образом, что, если обеспечивается условие прочности на смятие, то обеспечивается условие прочности и на срез.

Учитывая малые размеры шпонки, полагаем, что σ_см = const.

Условие прочности на смятие:

σ_см = F_t / A_см ≤ [σ]_см;

А_см = (h – t₁ - f) · l_шп – площадь смятия;

F_t = 2 · T / d.

Проверка на срез. Условие прочности на срез.

Материал.

Чаще всего шпонки делают из специального сортамента:

Сталь 45 → [σ]_см при стальной ступице = 130…200 Н/мм²;

→ [σ]_см при чугунной ступице = 80…110 Н/мм².

Меньшие значения для работы с переменной нагрузкой, большие – с постоянной.

Если режим работы реверсивный, [σ]_см уменьшают в 1,5 раза.

[τ]_ср= 70…100 Н/мм².

Шлицевые соединения.

Шлицевые соединения образуют выступы на валу и впадины на ступице.

Достоинства:

1) хорошее центрирование деталей и их точное направление при осевом перемещении;

2) меньшее число деталей;

3) более высокая несущая способность при одинаковых габаритах;

4) большая надёжность при реверсивных и динамических нагрузках;

5) большая усталостная прочность;

6) меньшие осевые и радиальные габариты.

Недостатки:

1) высокая сложность технологии изготовления;

2) более высокая стоимость.

Шлицевые соединения различают:

1) по характеру соединения → неподвижные и подвижные;

2) по форме зубьев → прямобочные, эвольвентные, треугольные;

3) по способу центрирования → по наружному диаметру, по внутреннему диаметру, по боковым поверхностям зубьев.

В соединениях, требующих высокой точности соосности вала и ступицы, применяют центрирование по внешнему и внутреннему диаметру.

Наиболее технологично центрирование по внешнему диаметру (350 НВ → ступица).

Расчёт.

Основной критерий работоспособности – сопротивление рабочих поверхностей смятию и изнашиванию.

В результате на боковых поверхностях появляется σ_см.

, где

К – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами (зависит от точности изготовления);

z – число шлицов.