Детали машин - Батурин А.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Основное достоинство всех типов призматических шпонок по сравнению с клиновыми — значительно лучшее центрирование соединяемых деталей.
Шпонки приведенных выше конструкций изготовляются стандартных размеров (ГОСТ 8788-58 до ГОСТ 8797-58) и выбираются з зависимости от диаметра вала.
74
ШПОНОЧНЫЕ, ШЛИЦЕВЫЕ И КЛИНОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В табл. 8, представляющей выдержки из ГОСТ 8789-58 и 8792-58, приведены размеры поперечного сечения призматических и клиновых шпонок со скругленными и плоскими торцами в зависимости от диаметра вала.
Таблица 8
Размеры поперечного сечения призматических и клиновых шпонок
Диаметры вала в мм 7—10 J 10—14 14—18 18—24 24—30 30—36 36—42
Размеры сечения bXk в мм 3X3 4X4 5X5 6x6 8X7 10x8 12x8
Диаметры вала в мм 42—48 48—55 55—65 65—78 78—90 90—105 105—120
Размеры сечения fcX/i в мм 14x9 16 X 10 18x11 20x12 24x14 28x16 32x18
Длина шпонки принимается обычно (в среднем) I = l,5rf, где d — диаметр вала.
Кроме описанных выше шпонок, иногда употребляется тангенциальная шпонка (фиг. 60). Она представляет призматический брус, врезаемый в вал так, чтобы большая ее грань была*
Фиг. 60. Фиг. 61.
направлена по касательной к цилиндрической поверхности вала. Шпонка плоскостью тп разрезается на две части, каждая из которых представляет клин. При постановке на место ударами молотка по широкой части клина достигается затяжка шпонки, причем напряжения смятия на узких гранях шпонки распределяются практически равномерно. Тангенциальная шпонка может передать больший вращающий момент, чем врезная, однако при одной шповке передача возможна лишь при определенном направлении вращения вала; если вал должен вращаться в ту и другую стороны, ставятся вторая шпонка, как это изображено на фиг. 60 штрих-пунктиром.
ВЫБОР РАЗМЕРОВ ШПОНКИ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ 75
Заслуживает, наконец, упоминания сегментная шпонка по (фиг. 61), употребляемая при передаче небольших вращающих моментов (применяется при валах d <С 60 мм). Эта шпонка дает компактную конструкцию, и канавка для нее незначительно ослабляет вал. По длине втулки можно ставить несколько шпонок.
В заключение следует отметить, что шнонки с головками представляют большую опасность в работе для обслуживающего персонала: выступающая головка шпонки может захватить одежду рабочего и послужить причиной несчастного случая.
Особой осторожности требует обслуживание передачи при большой угловой скорости вала, ибо в этом случае головка шпонки совершенно незаметна. Поэтому при постановке таких шпонок лучше всего закрывать выступающую головку имеющими углубления деревянными кольцами.
§ 18. ВЫБОР РАЗМЕРОВ ШПОНКИ И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ
Теоретическое определение размеров шпонки ввиду сложности ее работы чрезвычайно затруднительно, а поэтому их берут по ГОСТ в зависимости от диаметра вала, а затем проверяют выбранную шпонку на смятие. Конечно, эта проверка имеет весьма приближенный характер. Пусть вал, вращаясь по часовой стрелке, передает посредством клиновой шпонки вращающий момент M сидящей на валу детали (фиг. 62). Верхняя грань шпонки будет работать на смятие, причем закон распределения напряжений смятия точно установить нельзя. Он зависит в основном от силы предварительной затяжки шпонки, которая, конечно, не может быть определена. Во всяком случае напряжения вдоль левого ребра шпонки (фиг. 62) будут максимальными, а по ширине грани будут постепенно уменьшаться. Примем наиболее простое предположение, что напряжения изменяются по линейному закону (прямая ти), тогда эти напряжения дадут силу реакции Q, которая будет равна
где Осм — наибольшее напряжение смятия на верхней грани шпонки.
Рассматривая равновесие вала вместе со шпонкой, мы должны будем, кроме момента М, приложить следующие силы:
а) силу реакции Q, действующую на шпонку со стороны втулки;
ШПОНОЧНЫЕ, ШЛИЦЕВЫЕ И КЛИНОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
б) такую же ответную силу Q реакции со стороны втулки, действующую на вал;
в) две силы трения Qf, приложенные к верхней грани шпонки и в точке А вала, как следствие действия сил Q.
Очевидно, для равновесия вала со шпонкой необходимо, чтобы вращающий момент был уравновешен суммой моментов приложенных сил, т. е.
M = Qx+ Q1y + Qf±,
где
2Ь Ь_ _ Ь__ Х ~ ~3 2 ~ "6"
а
d + h
Ввиду незначительности h по сравнению с d, принимая для про-
d
стоты у = у , получаем
= ^ (-^ +- id), (25)
откуда
гт __ - _
b
Осм =--т-—. • (25а)
Wf
'(T + '")
Принимая / = 0,1 -і- 0,15, из уравнения (25) найдем осм-
Шпонки изготовляются из среднеуглеродистой стали (Ст. 6, 45, 50). Допускаемое напряжение, как правило, выбирается в соответствии с материалом втулки.
В качестве средних значений можно принимать при чугунной втулке [о]см = 600 -г 700 кГ/см2, при стальной втулке [о]См = = 1100 -г- 1600 кГ/см2.
Если при проверке напряжения по уравнению (25а) получим Осм > 1о~]с.м, то придется либо увеличить длину шпонки, либо поставить не одну, а две шпонки под углом 90—135° друг к другу.
Шпонки призматические проверяются на срез (площадь среза F = Ь I) по уравнению
т^ = ^-<МсР (26)
