Файл: Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие].pdf

перекоса появляется и торцовое биение. По этой причине в точных механизмах клиновые шпонки не применяют. Однако в механизмах и устройствах невысокой точности клиновые шпонки используют, так как некоторые их типы обладают рядом преимуществ.,

Врезные клиновые шпонки (ГОСТ 8791—68; рис. 8 6 , а) могут

передавать не только крутящий момент, но и осевые усилия. Они хорошо воспринимают ударные нагрузки, так как не имеют зазоров на рабочих поверхностях.

Рис. 8 6 .

Клиновые шпонки на лыске (рис. 8 6 , б) отличаются от врезных

тем, что меньше ослабляют поперечное сечение вала.

Клиновые фрикционные шпонки (рис. 8 6 , в) могут передавать

небольшие нагрузки. В соединениях с фрикционными шпонками вал не ослабляется ни пазом, ни лыской. С помощью фрикционных шпо­ нок можно закреплять деталь на любом участке вала по его длине.

в зависимости от диаметра вала. Расчет шпонок на прочность в общем случае сводится к определению необходимой рабочей длины шпонки при передаче заданного крутящего момента.

Шпонки подвержены сложным деформациям: они испытывают смятие, срез и изгиб. Для стандартных шпонок расчет производится на смятие, как наиболее опасную деформацию. Шпонки, удовлетво­ ряющие условиям прочности на смятие, обеспечивают прочность и на другие деформации.

Выбор допускаемых напряжений на смятие обусловлен режимом

в предположении равномерного распределения усилий на гранях шпонок. Силами трения, возникающими на поверхности контакта вала и ступицы, пренебрегают.

В расчетах предполагается, что усилие Q (рис. 87), действующее на выступающую часть шпонки на плече y^0,5D , уравновешивает

106

Уравнение прочности на смятие рабочей грани шпонки будет

(11.60) и (11.61) определяется необходимая рабочая длина шпонки при заданном крутящем моменте

2МКр

В напряженных соединениях с клиновыми шпонками при переда­ че крутящего момента на ступицу действуют реакция шпонки Q, сила

трения на поверхности соприкосновения ступицы со шпонкой и мо­ мент трения в месте контакта вала со ступицей по дуге асе. Условие

равновесия ступицы относительно ее оси в данном случае будет

(рис. 8 8 , а)

Под действием нагрузки вал стремится повернуться относительно ступицы. Этот поворот вызывает неравномерное распределение дав­ ления на рабочих поверхностях шпонки. Эпюра давлений по ширине шпонки имеет треугольную форму.

Нормальное усиление Q будет смещено в соответствии с положе­ нием центра тяжести эпюры на величину х, которая будет равна

Ь Ь b

х = ~Т “ Т = 1 Р

107

Из условия прочности на смятие с зачетом эпюры давлений нор­ мальное усилие

Сила трения в месте контакта ступицы со шпонкой будет

От усилия затяга на поверхности контакта вала со ступицей воз­ никают давления, распределение которых изображается серпообраз­ ной эпюрой. Распределение давлений в пределах дуги асе можно при­

нять косинусоидальным:

Элементарная сила, приходящаяся на элемент поверхности вала, ограниченный углом da, будет равна произведению

D

Л. ~Т daL

Наибольшее нормальное давление ро определится из условия рав­

новесия сил, действующих на вал:

D

Р а ~2~ I COS ada.

108

Коэффициент трения в этой формуле можно принимать /=0,15. Приведенный расчет справедлив также и для клиновых шпонок

на лыске, так как характер явлений в этом случае аналогичен. Условие равновесия вала в соединениях с клиновой фрикционной

109

На основании зависимостей (11.68) и (11.69)

= blf ~2~ [®]см Н- ~zr bl.fD [з]см-

Не этого уравнения требуемая рабочая длина клиновой фрикционной (тонки

При рассмотрении условия равнопрочности вала и шпонки необ­ ходимо учитывать ослабление вала шпоночным пазом и концентра­ цию напряжений в местах закруглений пазов. Значения коэффици­ ента концентрации напряжений при кручении ат выбирают по пре­ делу прочности апч материала вала (рис. 89).

определить размеры последней. Вал изготавливается из стали 5, для

110