28. Шпоночные соединения: общие сведения, классификация, расчёт.

Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса (шкива или другой детали). Шпонка представляет собой стальной брус, вставляемый в пазы вала и ступицы. Она служит для

передачи вращающего момента между валом и ступицей. Основные типы шпонок стандартизированы. Шпоночные пазы у валов получаются фрезерованием дисковыми или пальцевыми фрезами, а в ступице – долблением или протягиванием.

Достоинства: простота конструкции, сравнительно низкая стоимость и сравнительная лёгкость монтажа и демонтажа. Шпоночные соединения широко применяют во всех отраслях машиностроения.

Недостаток: шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали. Ослабление вала обусловлено не только уменьшением его сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения, вызываемой шпоночным пазом.

Разновидности шпоночных соединений.

Все шпоночные соединения подразделяют на ненапряжённые и напряжённые. Напряжённые соединения получаются при использовании призматических и сегментных шпонок. Напряжённые соединения получаются при применении клиновых и тангенциальных шпонок.

29. Подбор шпонок. Расчёт.

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют на прочность. Размеры шпонок и пазов в ГОСТах подобраны из условия прочности на смятие, поэтому основным проверочным расчётом шпоночных соединений является расчёт на смятие. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят. При расчёте многошпоночного соединения допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми шпонками.

Соединения сегментными шпонками проверяют на смятие:

σ_см = 2Т / [d(h-t)l] ≤ [σ]_см, где l – длина шпонки; (h-t) – рабочая глубина паза в ступице.

Сегментная шпонка узкая, поэтому в отличие от призматической её проверяют на срез:

τ_ср = 2Т/(dbl) ≤ [τ]_ср, где b – ширина шпонки, [τ]_{ср –} допускаемое напряжение на срез шпонки.

30. Подшипники качения: общие сведения, классификация, расчёт.

Подшипники качения представляет собой готовый узел, основным узлом которого являются тела качения – шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые на определённом расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором. В процессе работ тела качения катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Распределение нагрузки между несущими телами качения неравномерно и зависит от величины радиального зазора в подшипнике и от точности геометрической формы его деталей.

В отдельных случаях для уменьшения радиальных размеров подшипника кольца отсутствуют и тела качения катятся напосредственно по цапфе и корпусу.

Достоинства: сравнительно малая стоимость вследствие массового производства подшипников; малые потери на трение и незначительный нагрев, потери на трение при пуске и установившемся режиме работы практически одинаковы; высока степень взаимозаменяемости, что облегчает монтаж и ремонт машин; малый расход смазки; не требуют особого внимания и ухода.

Недостатки: высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие большой жёсткости конструкции подшипника; малонадёжны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил; сравнительно большие радиальные размеры; шум при больших скоростях.

Классификация:

• по форме тел качения: шариковые и роликовые,

• по направлению воспринимаемой нагрузки: радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные и упорые,

• по числу рядов тел качения: однорядные и многорядные,

• по способности самоустанавливаться: несомоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся,

• по габаритным размарам: на серии. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: сверхлёгкие, особо лёгкие, лёгкие, средние и тяжёлые. В зависимости от ширины подшипника серии подразделяются на особоузкие, узкие, нормальные, широкие и особоширокие.

Основные типы подшипников качения: шариковый радиальный подшипник, шариковый радиальный сферический подшипник, роликовый радиальный подшипник со сферическими роликами, роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами, роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами, шариковый радиально-упорный подшипник, роликовый конический подшипник, шариковый упорный подшипник.

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъёмность по пластическим деформациям. Расчёт на долговечность выполняют для подшипников, вращающихся с угловой скоростью

ω ≥ 0,1 рад/с. Невращающиеся подшипники или медленно вращающиеся (с угловой скоростью

ω < 0,1 рад/с) расчитывают на статическую грузоподъёмнсть.