Шпоночные соединения

1. Шпоночные соединения

Выполнил студент :Ульянов Юрий
Группа: РЭМ-242

2.

Шпоночные соединения — соединение охватывающей и охватываемой
детали для передачи крутящего момента с
помощью шпонки. Шпоночное соединение позволяет обеспечить
подвижное соединение вдоль продольной оси.

3.

Через шпонку, расположенную в пазах сопрягаемых деталей, передается
вращение. Соединение простое в исполнении, широко используется. Расчет
шпоночного соединения делается на смятие, что позволяет подобрать
детали необходимой прочности для надежного взаимодействия. Исходными
данными при проектировании служит диаметр. Для уменьшения нагрузок
ставится 2. Быстро рассчитать и проверить параметры соединения можно с
помощью специальных компьютерных программ.

4.

Характеристика шпоночных соединений
Шпонка представляет собой продолговатую деталь,
которая вставляется в паз, вырезанный в валу. Они
имеют в разрезе разную форму и делятся:
призматические;
круглые;
сегментные;
тангенциальные;
клиновые.
По исполнению различают ненапряженные и
напряженные соединения.
Призматические шпонки устанавливаются с легким
натягом. Аналогично собирают сегментное
соединение. Происходит центрирование без
монтажных напряжений. Такие соединения относят
к ненапряженным.

5.

Ступица имеет сквозную выборку по отверстию и
надевается на выступающую из вала шпонку.
Прочность шпоночного соединения рассчитывают:
на срез;
на смятие.

6.

Выбор шпонки для расчета осуществляется по
диаметру вала подбором соответствующих ему
соединительных деталей. Длина вычисляется по
нагрузке, чтобы она ее выдержала. Все детали имеют
стандартные размеры, и выбираются по таблице
округлением до большей, чем расчетная деталь.
На смятие расчет делается по формуле:
[Mкр max] = 0,5DKLδсм
Где: Mкр max – максимальный крутящий момент,
допустимый на валу;
D – диаметр вала, соответственно 0,5 d его радиус;
K – высота выступающей из паза вала части шпонки ;
L – длина;
δсм – допускаемое напряжение при смятии.
Откуда расчетный размер длины шпонки
высчитывается по формуле:
L = Mкр/0,5DKδсм
Где Mкр – крутящий момент вала.

7.

Алгоритм расчета
Расчет шпонки по исходным данным можно сделать
с помощью компьютерных программ. Наиболее
простые, и удобные в пользовании: MS Excel и OOo
Calc. Программа включает в себя расчетные
формулы, содержит все нормализованные размеры
на валы, ступицы и шпонки.
Для выполнения алгоритма расчета используем
пример с реальными цифрами. Их следует заносить в
строгой последовательности в раздел с синими
надписями значений. Проставлять цифры следует в
свободную колонку между условными
обозначениями из формул и единицами измерения.

8.

Например:
Крутящий момент на валу – 300 Н/м.
Диаметр вала – 45 мм.
Глубина паза на валу – 5,5 мм.
Высота шпонки – 9 мм. Выбирается по справочной
таблице, которая имеется в программе.
Ширина шпонки – 14 мм.
Длину шпонки – 63 мм.
Вариант исполнения – 1. С прямыми углами, или
закругленными торцами с одной или двух сторон.
Выбираем с полукруглыми торцами. По
классификации они обозначаются 1.
Величина допускаемого при смятии напряжения – 90
Мпа.
Напряжение среза – 54 Мпа. Значение берется как 60%
от величины смятия.

9.

Результаты расчетов программа выдает в той же таблице, только ниже, это
действующие величины напряжений смятия и среза, нагруженность
соединения по этим напряжениям.
Название показателя
Формула расчета
Полученн
ое
значение
Напряжение смятия
действующее
δсм=2*T/(d*(ht1)*Lp)
77,7 МПа
Напряжение действующее среза
δсм=2*T/(d*(ht1)*Lp)
19,4 Мпа
Нагруженность по напряжению
смятия
sсм=δсм/{δсм}
86,40%
Нагруженность по срезу
Sср=TСР/{Tср}
36,00%
Расчет на смятие и срез производится приблизительный, поскольку не
учитывается целый ряд факторов, влияющих на фактический размер
нагрузки:
неравномерное соединение по всей плоскости;
наличие фасок на детали, уменьшающих площадь;
не прилегание на скругленных торцах втулки на зубчатом колесе.

10.

На практике обычно делают расчет на смятие, поскольку эта сила
воздействия значительно превышает давление на срез. При разрушении в
результате перегрузок, происходит деформация поверхности
соприкосновения деталей, потом шпонка срезается. При расчете
механизмов, результат умножается на коэффициент прочности. Для
каждого вида машин он разный.
Программы подходят и для расчета круглых шпонок. Площадь воздействия
и сечение берутся по аналогии с призматическими, рассчитываются через
радиус.