Соединения клиновыми шпонками.

Врезные клиновые шпонки.

Врезные клиновые шпонки (рис. 1) характеризуются следующими положениями:

  • свободной посадкой ступицы на вал (с зазором);
  • расположением шпонки в пазе с зазорами по боковым граням (рабочими являются широкие грани шпонки);
  • передачей вращающего момента от вала к ступице в основном за счет сил трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки.

Необходимость этих зазоров связана с технологическими трудностями посадки шпонки по всем четырем граням.

Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы
Рис. 1

Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы на некоторую величину Δ (см. рис. 1), равную половине зазора посадки и деформации деталей. Это смещение вызывает дебаланс и неблагоприятно сказывается на работе механизма при больших скоростях вращения.

Клиновая форма шпонки может вызвать перекос детали, при котором ее торцовая плоскость не будет перпендикулярна к оси вала. Обработка паза в ступице с уклоном, равным уклону шпонки, создает дополнительные технологические трудности и часто требует индивидуальной пригонки шпонки по пазу. Такая пригонка совершенно недопустима в условиях массового производства.

Эти недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства, которое без больших затруднений может обеспечить точную посадку ступицы на вал. В прежнее время, когда было трудно обеспечить посадку ступицы на вал без больших зазоров, клиновая шпонка являлась средством исправления дефектов производства, так как она выбирала зазор и создавала натяг в соединении.

Значительное сокращение применения клиновых шпонок позволяет не рассматривать в данной статье все их разновидности и не давать подробного анализа напряженного состояния в соединении.

Еще до приложения нагрузки в соединении образуются напряжения σ1 и σ2 (см. рис. 1).

Для решения задачи о прочности соединения рассмотрим условия равновесия вала под нагрузкой моментом Т (рис. 2). В расчетной схеме по (рис. 2) действие напряжений σ1 и σ2 (см. рис. 1) заменено равнодействующими N. Момент стремится повернуть вал в отверстии ступицы. Этому повороту препятствует пара сил трения F=Nf и защемление шпонки. При защемлении левая половина шпонки дополнительно нагружается, а правая разгружается. Эпюра напряжений на гранях шпонки из равномерной преобразуется в трапецеидальную с максимальным напряжением σ. За расчетную принимают треугольную эпюру, соответствующую границе раскрытия стыка с правой стороны шпонки, т. е. такую, при которой напряжения смятия еще распространяются на всю ширину шпонки, но у правой кромки уже близки к нулю. При этом точка приложения равнодействующей N смещается от центральной оси на величину

(2/3b-1/2b)=1/6b.

Величину σ определяют из условии
{sigma bl}/2=N

и
T=Nfd+N{1/6}b.

Решив их совместно относительно σ, получим
sigma={2T}/{bl(fd+{1/6}b)}.


Условием нераскрытая стыка является
sigma<=2sigma_1.

Условие прочности по смятию
sigma<=delim{[}{sigma}{]}_{с м}.

напряжения смятия шпонки
Рис. 2

В настоящее время нет данных о величине σ1 которую можно получить при запрессовке шпонки. Поэтому расчет производят по последнему условию, в котором см] устанавливают на основании опыта:

см]=800÷1000 кгс/см2. При этом σ1≈400÷500 кгс/см2. Рекомендуют также принимать f≈0,13÷0,18.

Фрикционная шпонка.

В этом соединении фрикционной шпонкой нагрузка передается только трением
Рис. 3

Фрикционная шпонка (рис. 3) является одной из разновидностей клиновой шпонки. Конструкция соединения ясна из чертежа. В этом соединении нагрузка передается только трением. Поэтому его можно использовать как предохранительное при перегрузках. Кроме того, фрикционная шпонка позволяет регулировать положение ступицы на валу как в угловом, так и осевом направлении, что также используют на практике. При расчете прочности соединения обычно не учитывают влияния изменения формы первоначальной эпюры напряжений σ1 от действия момента сил трения (Nfh), приложенного к шпонке. В этом случае, рассмотрев равновесие вала, получим условие прочности соединения в виде

T<=delim{[}{T}{]}approx Nfd=sigma_1 blfd,

где σ1 по рекомендации σ1≈400÷500 кгс/см2.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.