Детали машин
Методические указания к практическим занятиям
на тему «РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ, ШЛИЦЕВЫХ
И ШТИФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ» для студентов
специальностей 170400, 230100, 260200
(дневной и заочной форм обучения)
БРЯНСК 2005
Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Кафедра прикладной механики
УТВЕРЖДЕНО
На заседании научно-методического
совета БГИТА
Протокол № ___________
от «______» _______________ 2005 г
ДЕТАЛИ МАШИН
Методические указания к практическим занятиям
на тему «РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ, ШЛИЦЕВЫХ
И ШТИФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ» для студентов
специальностей 170400, 230100, 260200
(дневной и заочной форм обучения)
БРЯНСК 2005
Составители: профессор Л.А. ШАХНЮК
Одобрено УМК механико-технологического ф-та
Протокол №_______ от «____» _________ 2005 г.
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЙ
1. Ознакомление с конструкцией шпоночных, шлицевых и штифтовых соединений и принципами расчета их на прочность.
2. Выполнение расчетов прочности указанных типов соединений.
3. Предложение цикла задач для самостоятельного решения по рассматриваемому разделу.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Шпоночные соединения
В машиностроении применяют ненапряженные соединения - с помощью призматических и сегментных шпонок (рис. 1) и напряженные - с натягом с помощью клиновых шпонок (рис. 20).
Шпонки этих типов стандартизованы: их размеры выбирают по стандартам. Основной недостаток соединений - отсутствие взаимозаменяемости и. как следствие, необходимость ручной подгонки, а также ослабление вала и ступицы вследствие значительной концентрации напряжений у шпоночного паза.
Рис. 1 - Шпоночные соединения призматической (а)
и сегментной (б) шпонками
Рис. 2 - Клиновое шпоночное соединение
Наиболее распространены призматические шпонки, которые по сравнению с клиновыми обеспечивают более удобный монтаж и демонтаж, лучшее центрирование деталей.
Призматические шпонки в зависимости от диаметра вала имеют прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине h/b от 1 до 0,5 (табл. 1).
Таблица 1 - Шпонки призматические ГОСТ 23360-78,
СТ СЭВ 189-75 (размеры, мм)
|
Диаметр вала, d
|
Размеры шпонки |
Глубина паза |
Справочный размер К для расчета на смятие | |||
|
b |
h |
l* |
Вал t1 |
Втулка t2 | ||
|
Свыше 12 до 17 -«- 17 до 22 -«- 22 до 30
|
5 6 8 |
5 6 7 |
10 – 56 14 – 70 18 - 90 |
3 3,5 4 |
2,3 2,8 3,3 |
2,3 2,6 3,0 |
|
Свыше 30 до 38 -«- 38 до 44 -«- 44 до 50 -«- 50 до 58 -«- 58 до 65 |
10 12 14 16 18 |
8 8 9 10 11 |
22-110 28-140 36-160 45-180 50-200 |
5 5 5,5 6 7 |
3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 |
3,5 3,6 4,0 4,3 4,8 |
|
Свыше 65 до 75 -«- 75 до 85 -«- 85 до 95 |
20 22 25 |
12 14 14 |
56-220 63-250 70-280 |
7,5 9 9 |
4,9 5,4 5,4 |
5,2 6,0 6,2 |
Основные преимущества сегментных шпонок - технологичность их изготовления, удобство монтажа и демонтажа. Однако из-за большой глубины шпоночного паза сечение вала ослабляется в большей степени, чем при установке призматических шпонок. Размеры сегментных шпонок приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Шпонки сегментные по ГОСТ 24071 – 80,
СТ СЭВ 647 – 77 (размеры, мм)
|
Диаметр вала dдля шпонки |
Номинальные размеры для шпонки |
Глубина паза | ||||
|
Передающий вращающий момент |
Фиксирующей элементы |
b |
h |
d1 |
Вал t |
Втулка t1 |
|
Свыше 8 до 10 Свыше 10 до 12 Свыше 12 до 14 -«- 14 до 16 -«- 16 до 18
|
Свыше 12 до 15 -«- 15 до 18 -«- 18 до 20 -«- 20 до 22 -«- 22 до 25 |
3 3 4 4 5 |
5 6,5 6,5 7,5 6,5 |
13 16 16 19 16 |
3,8 5,3 5,0 6,0 4,5 |
1,4 1,4 1,8 1,8 2,3 |
|
-«- 18 до 20 -«- 20 до 22 -«- 22 до 25
|
-«- 25 до 28 -«- 28 до 32 -«- 32 до 36 |
5 5 6 |
7,5 9 9 |
19 22 22 |
5,5 7,0 6,5 |
2,3 2,3 2,8 |
|
-«- 25 до 28
|
-«- 36 до 40 |
6 |
10 |
25 |
7,5 |
2,8 |
|
-«- 28 до 32
|
Свыше 40 |
8 |
11 |
28 |
8,0 |
3,3 |
|
-«- 32 до 38
|
Свыше 40 |
10 |
13 |
32 |
10 |
3,3 |
Клиновые шпонки представляют собой односкосные самотормозящие клинья с уклоном 1:100. При установке шпонки в паз с натягом создается соединение, которое может передавать и осевую силу. При установке клиновой шпонки в соединении возникают радиальные силы, которые нарушают центровку деталей на валу вследствие односторонней выборки посадочного зазора, поэтому клиновые шпонки применяют в передачах с малыми скоростями. Размеры клиновых шпонок приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Шпонки клиновые по ГОСТ 24068-80,
СТ СЭВ 645 – 77 (размеры, мм)
-
Диаметр вала d
Р а з м е р ы ш п о н к и
b
h
l
Свыше 12 до 17
-«- 17 до 22
-«- 22 до 30
-«- 30 до 38
-«- 38 до 44
-«- 44 до 50
-«- 50 до 58
-«- 58 до 65
5
6
8
10
12
14
16
18
5
6
7
8
8
9
10
11
10-56
14-70
18-90
22-110
28-140
36-160
45-180
50-200
Свыше 65 до 75
-«- 75 до 85
-«- 85 до 95
-«- 95 до 110
-«- 110 до 130
20
22
25
28
32
12
14
14
16
18
56-220
63-250
70-280
80-320
90-360
П р и м е ч а н и е:Длину шпонки выбирают в указанных пределах из ряда:
16, 18 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70,
80, 90, 100, 125, 140, 160 …