Лекция 18. Шлицевые, штифтовые и профильные соединения
Обзор: Преимущества, недостатки и область применения шлицевых соединений. Классификация соединений. Основные критерии работоспособности и расчеты шлицевых соединений. Профильные соединения. Штифтовые соединения.
Бесплатно
Просмотр: эта статья прочитана 16371 раз

pdf

Краткий обзор
Полностью материал скачивается выше, предварительно выбрав язык

Шлицевые соединения  Шлицевые   соединения

 Шлицевые соединения, так же как и шпоночные, служат для закрепления деталей (шкивов, зубчатых колес, муфт, маховиков, кулачков и т.п.) на осях и валах. Соединения нагружаются в основном вращающим моментом.

 Зубчатые (шлицевые) соединения – это соединения, образованные выступами - зубьями на валу, которые входят во впадины соответствующей формы в ступице. Шлицевое соединение можно условно представить как многошпоночное, у которого шпонки изготовлены непосредственно на валу.

 С помощью шлицевого соединения обеспечивается как неподвижное, так и подвижное (с относительным осевым перемещением соединенных поверхностей) соединение деталей.

Преимущества:

  • большая нагрузочная способность (большая рабочая поверхность и равномерное давление по высоте зубьев),
  • большая усталостная прочность вала (более низкая концентрация напряжений за счет скругления выступов и впадин в основании),
  • лучшее центрирование детали на валу,
  • меньшее число деталей в соединении,
  • меньшая длина ступицы.

Недостатки:

  • более сложная технология изготовления,
  • более высокая стоимость

Область применения:

  • в высоконагруженных машинах (автотранспорт, станкостроение, авиастроение и т.п.),
  • в качестве неподвижных соединений для жесткого соединения ступицы с валом,
  • для компенсации небольшой несоосности в подвижных соединениях под нагрузкой (сверлильные шпиндели, карданные валы) и без нагрузки (подвижные зубчатые колеса в коробках передач).

 Зубья на валах получают фрезированием, строганием или накатыванием, зубья в отверстиях − протягиванием или долблением. Для обработки поверхностей используют шлифование, дорнование т.п.
Шлицевые соединения стандартизированны.

Классификация

Серии  по стандарту (в зависимости от высоты и числа зубьев):

  • легкая (D =26 ... 120 мм, z = 6, 8, 10),
  • средняя (D =14 ...125 мм, z = 6, 8, 10)
  • тяжелая (D =20 ...125 мм, z = 10, 16, 20)

По форме профиля:

  • прямобочные (ГОСТ 1139-58),
  • эвольвентные (ГОСТ 6033-51),
  • треугольные (регламентированы соответствующими нормами).

По  характеру соединения:

  • неподвижные (для крепления на валу),
  • подвижные (допускают перемещение детали вдоль вала).

Соединение с прямобочными зубьями

 Соединение с прямобочными зубьями центрируются

  • по внешнему диаметру (б), обеспечивающее высокую соосность вала и ступицы,
  • по внутреннему диаметру (в), обеспечивающее высокую соосность вала и ступицы,
  • по боковым граням (а), обеспечивающее более равномерное распределение нагрузки на зубьях, применяющееся при тяжелых условиях работы (ударной и реверсивной нагрузке и др.).

 Диаметр, по которому из проводят центрирование, выбирают на основании технологических условий. Если твердость материала втулки позволяет проводить обработку протягиванием (при твердости <350 НВ), то рекомендуют центрирование по внешнему диаметру. При этом поверхности отверстия калибруют и протягивают, а поверхность вала шлифуют. При высокой твердости втулки рекомендуют центрирование по внутреннему диаметру. В этом случае поверхности отверстия и вала можно обрабатывать шлифованием.

Соединении   с   эвольвентными   зубьями

 Применение соединений с эвольвентными зубьями  целесообразно   при   больших   диаметрах валов, когда для нарезания зубьев в отверстии и на валу могут быть использованные более совершенные технологические методы. Для сравнительно малых и средних диаметров, преимущественно применяют соединения с прямобочными зубьями, потому что протягивание эвольвентных зубьев дороже, чем прямобочных. Согласно этому, стандарты на зубчатые соединения предусматривают диаметры валов до 500 мм с эвольвентными зубами и только до 125 мм из прямобочными.

 Соединение с эвольвентными зубьями  выполняют с центрированием   по   боковым   граням   (а)  или  внешнему диаметру   вала   (б).   Наиболее   распространен   первый способ.

 В отличие от зубчатых колес угол профиля эвольвентных зубьев соединения увеличен до 30°, а высота уменьшена до 0,9...1 модуля. Эвольвентные зубья меньше ослабляют вал вследствие радиусных галтелей у ножек зубьев. Их можно применять в соединениях, подвижных вдоль оси вала.

Основные  критерии работоспособности и  расчетов

 Основные критерии работоспособности и расчетов зубчатых соединений:

  • сопротивление рабочих поверхностей смятию,
  • сопротивление изнашиванию от фретинг-  коррозии.

 Изнашивание при фретинг-коррозии − это коррозийно-механическое изнашивание при малых относительных колебательных перемещениях соединяемых поверхностей. В зубчатых соединениях такие перемещения связаны с деформациями и зазорами, при этом циклические деформации изгиба вала распространяются на отверстие ступицы и сопровождаются относительными микроперемещениями. Деформации кручения также сопровождаются микросдвигами, но в отличие от изгиба они циклические только при переменном вращающем моменте.

 Коррозийно-механическое изнашивание можно уменьшить путем сокращения зазоров в соединении и расположением зубчатого венца симметрично ступицы. Для повышения нагрузочной способности соединения используют также повышение точности изготовления и твердости рабочих поверхностей.

 Если соединение нагружено только крутящим моментом, например, при соединении муфты с валом, то не будет относительных колебательных перемещений, а, следовательно, и износа. Такие соединения на износ не рассчитывают.

Расчеты зубчатых соединений

Смятие и износ рабочих поверхностей зубьев связаны с напряжениями смятия. Это позволяет рассматривать напряжения смятия как обобщенный критерий расчетов и на смятие, и на износ, если допускаемые значения   назначать на основе опыта эксплуатации подобных конструкций. Такой расчет называется упрощенным расчетом по обобщенному критерию.

Расчеты по ГОСТ 21425-75 предусматривает раздельные расчеты на смятие и износ с учетом срока службы, режима нагрузки и т.п.

 Этот уточненный расчет разработан только для прямобочных зубчатых соединений валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями, за исключением шкивов, паразитарных шестерен и специальных соединений для компенсации перекоса или несоосности валов. Соединение шкивов и паразитарных шестерен имеют другую схему нагрузки и большие радиальные силы.

 При этом расчете учитывают неравномерность распределения нагрузки по длине зубьев, приработку рабочих поверхностей, срок службы и т.п.

Нагрузочная способность соединения определяется как меньшая из двух значений, полученных при расчете на смятие и на износ.

 Расчет на смятие предупреждает пластичные деформации рабочих поверхностей зубьев при перегрузках.

 Различают расчеты на износ, когда износ допускается при некотором ограниченном сроке службы  и когда износ не допускается или очень мал при неограниченном сроке службы. Соединения, которые нагружены только крутящим моментом, на износ не рассчитываются.

Профильные соединения

  В профильном соединении охватывающая и охватываемая поверхности деталей имеют некруглый профиль сечения, вследствие чего обеспечивается передача больших крутящих моментов без использования дополнительных деталей (например, соединение корабельного гребного винта с конечным валом). 

 По сравнению со шпоночными и шлицевыми соединениями профильное соединение отличается меньшей концентрацией напряжений и лучшим центрированием. Недостаток соединения состоит в сложности изготовления поверхностей профильных соединенных.

Штифтовые соединения

 Штифтовое  соединение, широка распространенное в машиностроении,  осуществляется с помощью дополнительной детали – штифта.   

 Соединения применяется для передачи осевого нагрузки или крутящего момента, а также для обеспечения точного взаимного расположения соединяемых деталей.

 Преимуществами штифтовых соединений является простота конструкции, удобство монтажа. К недостаткам можно отнести ослабление основных деталей отверстиями под штифты, нетехнологичность конструкции и ограничение передаваемых  нагрузок.

 Штифты рассчитываются на срез и смятие.

Формат: pdf

Язык: русский, украинский

Размер: 500 КВ

Получить RSS Еще публикации по теме

Больше статей...

 На главную страницу

Оцените сайт

Примеры расчетов
Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи
Пример расчета прямозубой цилиндрической передачи. Выполнен выбор материала, расчет допускаемых напряжений, расчет на контактную и изгибную прочность.

Пример решения задачи на изгиб балки
В примере построены эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, найдено опасное сечение и подобран двутавр. В задаче проанализировано построение эпюр с помощью дифференциальных зависимостей, провелен сравнительный анализ различных поперечных сечений балки.

Пример решения задачи на кручение вала
Задача состоит в проверке прочности стального вала при заданном диаметре, материале и допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры крутящих моментов, касательных напряжений и углов закручивания. Собственный вес вала не учитывается

Пример решения задачи на растяжение-сжатие стержня
Задача состоит в проверке прочности стального стержня при заданных допускаемых напряжениях. В ходе решения строятся эпюры продольных сил, нормальных напряжений и перемещений. Собственный вес стержня не учитывается

Применение теоремы о сохранении кинетической энергии
Пример решения задачи на применение теоремы о сохранение кинетической энергии механической системы

Определение реакций опор твердого тела
Исходные данные и примеры решения задачи Определение реакций опор твердого тела (задача С-2 из cборника заданий для курсовых работ по теоретической механике А.А. Яблонского)

Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения
Пример решение задачи на определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения

Определение скоростей и ускорений точек твердого тела при плоскопараллельном движении
Пример решения задачи на определение скоростей и ускорений точек твердого тела при плоскопараллельном движении

Определение усилий в стержнях плоской фермы
Пример решения задачи на определение усилий в стержнях плоской фермы методом Риттера и методом вырезания узлов

Применение теоремы об изменении кинетического момента
Пример решения задачи на применение теоремы об изменении кинетического момента для определения угловой скорости тела, совершающего вращение вокруг неподвижной оси.


Учебники
А.А. Яблонский, В.М. Никифорова Курс теоретической механики, т.1 и 2
Курс теоретической механики для студентов высших учебных заведений в двух томах.

С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики
С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики. 10-е издание,1986 г.

Беляев Н.М. Сопротивление материалов
Учебник по сопротивлению материалов для студентов политехнических, транспортных, строительных, гидротехнических, энергетических и машиностроительных вузов

М.Н.Иванов, В.А. Финогенов - Детали машин
Учебник по дисциплине 'Детали машин и основы конструирования' в электронном формате. 12-е издание, исправленное, год издания 2008.

Н.Ф.Киркач, Р.А.Баласанян - Расчет и проектирование деталей машин Учебник по дисциплине Детали машин и основы конструирования в формате djvu

В.И.Анурьев. Справочник инженера конструктора Три тома cправочника инженера-конструктора. Приведены современные справочные сведения по расчету и конструкциям осей, валов,подшипников, муфт, механический передач, разъемных соединений. Материалы, допуски и посадки и др.

ГОСТ 19523-81 Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А Выписка из ГОСТ 19523-81 Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А мощностью 0,55 кВт до 15кВт, мощность, асинхронная частота вращения, геометрические размеры

ГОСТ 25347-82 «ЕСДП, поля допусков и рекомендуемые посадки» (СТ СЭВ 144-75) Настоящий стандарт распространяется на гладкие элементы деталей с номинальными размерами до 3150 мм и устанавливает поля допусков для гладких деталей в посадках и для несопрягаемых элементов.

ГОСТ 520-2002. Подшипники качения Стандарт устанавливает допуски на основные размеры и точность вращения подшипников и другие технические требования

Больше закачек...