поняття шпонки
З'єднувальний вузол складається з вала, маточини і самої шпонки. З'єднувальним елементом двигуна і машини може бути маточина колеса, зірочка, шестерінки або інша деталь.
Шпонка - це металевий брус, який встановлюється в сполучні пази вхідного або вихідного валів і маточину двигуна або машини. Вона призначена для передачі сили обертання з маточини двигуна на вали редуктора , З них - на маточину машини.
Для виготовлення паза під з'єднувач, застосовують дискову або кінцеву фрезу. Паз в ступиці виготовляють методом протягування різця.
Типи шпонок, їх розміри, форми і варіанти установки визначені відповідними стандартами і нормативами.
Класифікація
Вона безпосередньо залежить від форми застосовуваних з'єднувачів. Форма ділиться на види:
- Сегментні.
- Призматичні.
- Круглі.
- Тангенціальні.
- Клинові.
За своєю класифікації з'єднання можуть бути:
- Напруженими.
- Чи не напруженими.
Чи не напружене з'єднання виходить, якщо застосовуються призматичні, круглі або сегментні з'єднувачі. Вони виключають монтажне напруга. Установка їх на вали проводиться з натягуванням. Це забезпечує щільне кріплення, центрування і виключає появу корозії.
При установці клинового або тангенціального вкладиша виникає напружене або монтажне з'єднання. Тангенціальна вкладка схожа на клинову і є її підвидом. При їх установці з'являється радіальне напруга, що веде до розбалансованою роботі механізму.
Призматична шпонка може мати плоску або округленої торцеву частину. Округлена частина простіше встановлюється. Наявність роз'єму з плоским торцевою частиною виключає його рух по валу.
Сегментний з'єднувач встановлюється на редуктори, які працюють з низькою частотою обертання влаов. Це обумовлено тим, що під вкладиш робиться глибокий паз, який знижує міцність вала. Вони легко встановлюються в паз і просто виймаються. Глибока посадка в пазу забезпечує стійкість з'єднувача, виключає необхідність додаткового кріплення.
Матеріал і напруга
Для виготовлення стандартизованого з'єднувача застосовується середньовуглецеву чістотянутая сталь. Основними марками стали є Ст6, Ст45, СТ50. Застосовувана сталь повинна мати напруження зминання не менше 600 МПа. Ця величина багато в чому залежить від матеріалу, з якого виготовлена маточина двигуна або машини. В основному, для виробництва маточини застосовується сталь. Рідше використовується чавун. Якщо маточина виконана зі сталі, то при нерухомому з'єднанні напруга може бути в межах від 150 до 210 МПа. У чавунної маточини цей показник становить від 90 до 120 МПа. Якщо навантаження постійна, то напруга може бути збільшено.
Напруга в шпонке на лінії зрізу повинно знаходитися в межах з 70 до 120 МПа. Збільшені напруги можуть допускатися, якщо навантаження є постійною
вихідний вал редуктора під шпонкові з'єднання виготовляється зі сталі. Він може бути односторонній або двосторонній. Двосторонній встановлюється в тому випадку, коли передача крутного моменту від редуктора проводиться на дві машини. При необхідності, друга машина може бути від'єднана і працювати тільки одна сторона. Або можна встановити односторонній вал.
Розрахунок шпоночно з'єднання
З'єднувач вибирається, в залежності від його діаметра, з таблиць стандартів. Перебуваючи в пазу, він відчуває напругу на бічній зріз і зминання. Бічні стінки валів і маточин схильні до напрузі на зминання.
Розрахункові дані на зминання є основним параметром. Якщо у призматичного з'єднувача він відповідає нормі, то розрахунок на зріз можна пропустити. Це обумовлено тим, що співвідношення розмірів пазів і шпонок виконано в таких пропорціях, які виключає необхідність розрахунку на зріз, якщо розрахунок на зминання відповідає нормативним даним.
Розрахунок призматичного з'єднувача на зминання проводиться за формулою:
σсм = 2х 〖10〗 ^ 3 Т / (dklp) ≤ (σсм), де
Т - крутний момент, Нм;
d - діаметра вала;
k - частина шпонки, яка виступає з вала і входить в маточину;
lp - розрахункова довжина шпонки;
(Σсм) - допустиме напруження зминання, МПА.
Частина, яка виступає з вала і входить в маточину, розраховується за формулою:
k = H - Tз, де
Н - загальна висота з'єднувача;
Тз - глибина залягання вкладиша в валу.
Розрахункова довжина з'єднувача обчислюється формулою:
lp = 2х 〖10〗 ^ 3 Т / dk (σсм).
У сегментних шпонок проводиться розрахунок на зріз.
Умова міцності по напруженням зрізу:
τср = 2х 〖10〗 ^ 3 Т / (dblp) ≤ (τср), де
b - ширина шпонки;
τср - допустиме напруження зрізу.
Поради при проектуванні з'єднання
При виборі варіанту з'єднання і його розрахунку рекомендується дотримуватися деяких правил. Вони засновані на аналізі застосування і працездатності шпонкових з'єднувачів:
- Якщо на валу є кілька пазів по шпонку, то їх необхідно розташовувати за єдиною утворює.
- При наявності на одному валу декількох ступенів, краще використовувати однакові по перетину шпонки, починаючи з рівня меншого діаметру. Це посилить міцність з'єднання, так як на різних валах окружна сила обернено пропорційна діаметру.
- Якщо потрібна установка двох шпонок сегментного виду, то їх краще ставити в один паз. Необхідно пам'ятати, що збільшення числа шпонок, знижує міцність деталей. Варіантом заміни може служити шліцьовій перехідник з відповідним з'єднанням.
- Зміна діаметру ступені вала під призматичне з'єднання можливий. При цьому посадковий розмір більшого діаметру повинен бути вільно прохідний, а з'єднання меншого діаметра повинно залишатися незмінним.