Ваше мнение: какой основной недостаток имеют зубчатые соединения.

 

§ 2. Расчет на прочность соединений с призматическими шпонками

9.6. Рекомендуемая последовательность проектировочного расчета.

В зависимости -от диаметра вала d по табл. 9.1 выбирают размеры шпонки b х h, а ее длину принимают на 5—10 мм меньше длины ступицы, округляя до ближайшего большего значения по стандарту (некоторые стан­дартные значения / приведены в табл. 9.1). После подбора шпонки соеди­нение по формуле (9.1) проверяют на смятие. Напряжения смятия опреде­ляют в предположении их равномерного распределения по поверхности контакта:

где F_t=2T/d — сила, передаваемая шпонкой; А_см — площадь смятия (рис. 9.13); .

Рис. 9.13. К расчету на прочность соединения с призматическими шпонками

 

Таблица 9.1. Размеры (мм) призматических шпонок

Диаметр вала d	Размеры сече­ний шпонок	Глубина паза	Радиус закруг­ления пазов R	Предельные разме­ры длин / шпонок
	b	h	вала /]	ВТУЛКИ?2	min	max	min	max
Св. 12 до 17		5		2,3	0,16	0,25
» 17» 22			3,5	2,8
»> 22» 30				3,3
» 30» 38					0,25	0,4		ПО
» 38» 44
» 44» 50			5,5	3,8	0,25	0,4
» 50» 58				4,3
» 58» 65				4,4
» 65» 75			7,5	4,9	0,4	0,6
» 75» 85				5,4
» 85» 95
» 95» ПО				6,4	0,4	0,6

Следовательно,

(9.1)

где Т — передаваемый момент, Н · мм; d — диаметр вала, мм; (h – t₁) — ра­бочая глубина паза, мм (см. табл. 9.1); l _р — рабочая длина шпонки, мм (для шпонок с плоским торцом l _р = l, со скругленными торцами l_p = l-b); [а]_см — допускаемое напряжение (для чугунных ступиц [а]_см = 60 + 80 МПа, для стальных [а]_см = 100 + 150 МПа).

Расчетную длину шпонки округляют до ближайшего большего размера (см. табл. 9.1). В тех случаях, когда длина шпонки получается значительно больше длины ступицы детали, устанавливают две или три шпонки под уг­лом 180 или 120°. При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка между всеми шпонками распределяется равномерно.

Формула проектировочного расчета для определения рабочей длины /_р приз­матической шпонки (шпонки со скругленными концами):

9.7. Для ответственных соединений призматическую шпонку проверяют на срез

(9.2)

где [τ]_ср — расчетное напряжение на срез, МПа; b — ширина шпонки, мм; /_р — рабочая длина шпонки, мм; [τ]_ср — допускаемое напряжение на срез; для сталей с σ_в > 500 МПа для неравномерной (нижний предел) и спокой­ной нагрузок (верхний предел) принимают [τ]_ср = 60 ÷ 90 МПа.

§ 3. Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений

9.8. Проверочный расчет на прочность прямобочных зубчатых соединений аналогичен расчету призматических шпонок.

В зависимости от диаметра вала d (рис. 9.14) по табл. 9.2 выбирают па­раметры зубчатого соединения, после чего соединение проверяют на смя­тие. Проверку зубьев на срез не производят.

Рис. 9.14. К расчету прямобочного шлицевого соединения

 

При расчете допускают, что по боковым поверхностям зубьев нагрузка распределяется равномерно, но из-за неточности изготовления в работе участвует только 75 % общего числа зубьев (т. е. коэффициент неравномер­ности распределения нагрузки между зубьями (шлицами) К_шл = 0,75).

По аналогии с условием (9.1)

(9.3)

где Т — момент, Н · мм; К_шл = 0,75; г — число зубьев (выбирают в зависи­мости от d по табл. 9.2); d_cp = {D + d)/2 — средний диаметр соединения, мм; А_см = l_p[(D - d)/2 - f - r] — площадь смятия, мм²; /_р — рабочая длина зубьев, мм; D, /, г (см: рис. 9.14) — выбирают в зависимости от d по табл. 9.2; [а]_ш — допускаемое напряжение на смятие боковых граней зубьев из ста­лей, имеющих ст„ > 500 МПа ([а]_см принимают по табл. 9.3).

Выбрать геометрические параметры для расчета длины ступицы прямо-бочного зубчатого соединения, если расчетный диаметр вала d = 42 мм.

 

Таблица 9.2. Зубчатые прямобочные соединения, размеры, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальные размеры z х d х D	b	/	г, не более	Серия
6 х 26 х 30		0,3	0,2	Легкая
8 х 32 х 36		0,4	0,2
8 х 36 х 40		0,4	0,3
8 х 42 х 46		0,4	0,3
8 х 46 х 50		0,4	0,3
8 х 52 х 58		0,5	0,5
6 X 11 X 14		0,3	0,2	Средняя
6x21 х 25		0,3	0,2
6 х 26 х 32		0,4	0,3
8 х 36 х 42		0,4	0,3
10 х 16 х 20	2,5	0,3	0,2	Тяжелая
10 х 18x23		0,3	0,2
10x21 х26		0,3	0,2
10x23x29		0,3	0,2
10x26x32		0,3	0,2
10x28x35		0,4	0,3
10x32x40		0,4	0,3
10x36x45		0,4	0,3
10x42x52		0,4	0,3

Таблица 9.3. Допускаемые напряжения смятия [ст]_си на рабочих гранях зубьев (шлицев)

 

 

Соединение	Условия эксплуатации	[а]си на рабочих гранях зубьев
без термической обработки	с термической обработкой
Неподвижное	Тяжелые Средние Легкие	35-40 60-100 80-120	40-70 100-140 120-200
Подвижное ненагруженное	Тяжелые Средние Легкие	15-20 20-30 25-40	20-36 30-40 40-70
Подвижное под нагрузкой	Тяжелые Средние Легкие	—	3-10 5-15 10-20