29. Расчет на прочность призматических шпонок

Момент с вала на ступицу передается боковыми гранями шпонки. На этих боковых гранях возникают напряжения смятия _см, а в продольном сечении шпонки – напряжения среза _ср. Сечение шпонки подбирают по известному диаметру вала d из стандарта, а длину принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы. Затем проверяют прочность соединения на смятие по формуле: , где F_t - окружная сила, Н; A_см - площадь смятия, мм²; M_k - крутящий момент, Н х м; d –  диаметр вала, мм; k – глубина врезания шпонки в ступицу, мм; h – высота шпонки, мм; t₁ – глубина паза на валу, мм; l_p – расчетная длина шпонки, мм; [_см] – допускаемые напряжения смятия, МПа.

На срез стандартные шпонки не проверяют, так как размеры поперечного сечения b и h подобраны таким образом, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. При необходимости проверки на срез используют следующую формулу:  , где b – ширина шпонки, мм; [_ср] – допускаемое напряжение на срез, МПа. В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. Однако, следует учитывать, что установка нескольких шпонок связана с технологическими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения практически не применяют. Их заменяют зубчатыми соединениями.

30. Шлицевые соединения. Конструкции и классификация

Шлицевое (зубчатое) соединение — соединение вала (охватываемой поверхности) и отверстия (охватывающей поверхности) с помощью шлицев (пазов) и зубьев (выступов), радиально расположенных на поверхности. Обладает большой прочностью, обеспечивает соосность вала и отверстия, с возможностью осевого перемещения детали вдоль оси.

Классификация

По форме профиля шлицев (зубьев):

• прямобочные^[1];

• эвольвентные^[2];

• треугольные.

• По передаваемой нагрузке:

  • Лёгкая серия;

  • Средняя серия;

  • Тяжёлая серия.

• По способу центрирования сопрягаемых деталей:

  • по наружному диаметру зубьев;

  • по внутреннему диаметру зубьев;

  • по боковым поверхностям зубьев.

• По степени подвижности:

  • подвижное;

  • нормальное;

  • неподвижное.

36. Виды зубчатых передач

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

Основными преимуществами зубчатых передач являются:

-     постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);

-     компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;

-     высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);

-     большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч);

-     возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).

Недостатки:

-     шум при высоких скоростях;

-     невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;

-     необходимость высокой точности изготовления и монтажа;

-     незащищенность от перегрузок;

-     наличие вибраций, которые возникают в результате неточного изготовления и неточной сборки передач.