К соединениям вал—втулка относятся соединения с соосными охватываемой и охватывающей поверхностями, предназначенные для передачи вращающего момента. Термин «вал» следует относить как к валам, так и к осям, и к другим деталям с охватываемой поверхностью. В качестве втулки могут быть зубчатые колеса, установленные на вал, полумуфты, шкивы, звездочки.
Шпоночные соединения
Шпоночные соединения служат для соединения деталей с валами с помощью шпонок, устанавливаемых в пазах детали и вала и передающих вращающий момент.
Соединения широко распространены благодаря простоте конструкции и низкой стоимости. Недостатки их заключаются в ослаблении вала шпоночным пазом и в снижении усталостной прочности вала из-за концентрации напряжений. На полых валах применять шпонки не рекомендуется.
Чаще всего применяются шпоночные соединения с использованием призматических и сегментных шпонок.
Для призматических шпонок в определенных интервалах диаметров валов стандартизированы размеры сечения шпонки (ширина b, высота h, фаска с или радиус закругления r) и размеры пазов (глубина паза вала t и втулки t1 и радиус закругления r). Длина шпонки выбирается из стандарта.
Для сегментных шпонок в определенных интервалах диаметров валов стандартизированы размеры шпонки (ширина b, высота h, диаметр dIII, фаска с) и размеры пазов (глубина паза вала t и втулки и радиус закругления г).
Сквозные пазы под шпонку во втулке выполняются протягиванием, а глухие пазы — долблением. Пазы на валу фрезеруются: для призматической шпонки — пальцевой фрезой, а для сегментной шпонки — дисковой фрезой. Во избежание пригонки торцов призматической шпонки длина паза l' делается больше длины шпонки l. Пазы не рекомендуется доводить до ступенек вала, так как их врезание в ступеньку увеличивает концентрацию напряжений.
Соединение сегментной шпонкой технологичнее, чем призматической, но глубина паза на валу больше, что сильно ослабляет вал. Малая длина шпонки ограничивает несущую способность, поэтому сегментные шпонки применяются для передачи малых вращающих моментов.
Рис. 1
Рис. 2
Шпонка выполняется отклонением ширины h9 и ставится в паз вала с натягом, а в паз втулки — с зазором. Соответственно рекомендуются посадки в системе вала Р9/h9 и Js9/h9 для призматической шпонки, N9/h9 и Js9/h9 для сегментной. Призматические шпонки могут применяться в качестве направляющих в подвижных шпоночных соединениях. В этом случае рекомендуется посадка в паз втулки Н9/h9.
Втулка устанавливается на валу по переходной посадке Н7/k6 или по посадке с натягом при циклическом нагружении, а в осевом направлении фиксируется буртиком вала, гайкой, упором в торец, установочным винтом или другими способами.
С помощью шпонки втулка фиксируется на валу в окружном направлении. Под действием вращающего момента в шпонке возникают напряжения смятия, среза и изгиба. Но в шпонках стандартного сечения напряжения среза и изгиба малы, поэтому проверку прочности шпоночного соединения ведут только по напряжениям смятия:
где FCM — результирующая сила, действующая на боковую грань шпонки, FCM * T/(0, 5d); Асм — площадь смятия боковой грани, Асм = lph/2 — для призматической шпонки, Асм = l(h - t) — для сегментной; Т — расчетный вращающий момент; [асм] — допускаемое напряжение смятия.
Для неподвижных шпоночных соединений допускаемое напряжение смятия для разных нагрузок рекомендуется следующее: при статической — [aсм = 0, 8aт, при пульсирующей — [aтсм] = 0, 55ат, при знакопеременной — [асм] = 0, 4ат. Значение ат принимается для наименее прочного материала деталей соединения (шпонки, вала или втулки). В соединениях ЛA применяются шпонки из чистотянутой стали 45 или из стали 30ХГСА.
Длина сопряжения втулки с валом L обычно принимается равной (1... 1, 2)d. Применение осевой затяжки соединения с базированием по торцам втулки позволяет уменьшить ее до величины менее 0, 8d.
Если прочность соединения недостаточна, ее можно повысить применением шпонки большего стандартного сечения (при достаточной прочности вала) или увеличением длины призматической шпонки. Установка двух шпонок по окружности центрирования нежелательна, так как мало увеличивает прочность соединения из-за неравномерности распределения нагрузки между шпонками, но снижает прочность вала.
Кроме соединений призматическими и сегментными шпонками применяются соединения цилиндрическими шпонками, в которых используются стандартные цилиндрические штифты с dIII < 0, 2d. Штифт ставится в отверстие по посадке с натягом. Такое соединение может быть выполнено только при условии удобного подхода инструмента для совместного сверления и развертывания отверстия в торцах втулки и вала. Совместная обработка отверстия иод шпонку на валу и во втулке позволяет получить много
Рис. 3
шпоночное соединение (до четырех шпонок) при равномерном распределении нагрузки между шпонками. В сочетании с малым ослаблением сечения вала и малой концентрацией напряжения это приводит к высокой несущей способности соединения. Однако соединение получается неразборным. Проверку прочности такого соединения проводят по формуле, где площадь смятия одной шпонки Асм = lpdIII/2.
Для осевой фиксации втулки на валу в случае соединения цилиндрическими шпонками обычно применяют несколько винтов, равномерно расположенных по окружности центрирования. Резьбовые отверстия под винты, так же как и отверстия под шпонки, выполняются в сборе втулки и вала.
Используемая литература: Детали машин и основы конструирования : учеб. для вузов /
Г. И. Рощин, Е. А. Самойлов, Н. А. Алексеева и др.; под
ред. Г. И. Рощинн и Е. А. Самойлова. — М. : Дрофа, 2006. —
415, [1] с.: ил. — (Высшее образование).
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com