11.5 Условие жесткости

Помимо прочности должна быть обеспечена достаточная жесткость вала червяка, чтобы избежать заклинивания (ущемления) зубьев колеса. Наибольший прогиб червяка, имеющий место в средней плоскости под действием сил и , определяется по формуле:

,

где расстояние между опорами, мм;

МПа - модуль упругости материала червяка;

- осевой момент инерции сечения червяка с учетом жесткости его витков:

мм⁴.

11.6. Шпоночные соединения

Шпоночные соединения являются распространенными соединениями вала со ступицей и служат для передачи крутящего момента с вала на ступицу. Они подразделяются на напряженные (призматические, сегментные, цилиндрические) и ненапряженные. Достоинством шпонок являются простота конструкции и малая стоимость.

Недостатки - ограниченный передаваемый момент и ослабление вала. Из-за шпоночного паза возникает концентрация напряжений и уменьшение сечения вала, что уменьшает усталостную прочность деталей.

Виды шпонок: призматические, сегментные, цилиндрические и клиновые.

Клиновые шпонки образуют напряженное соединение в радиальном направлении (рис.93), что вызывает радиальное смещение ступицы относительно вала, и что приводит к появлению дисбаланса. С увеличением быстроходности машин клиновые шпонки применяют редко. Схемы соединений сегментными и призматическими шпонками показаны на рис. 93а,б. Материал шпонок сталь марок 45, 50.

Рис. 93

11.7. Расчет шпонок на прочность

Призматические шпонки рассчитываются на смятие (рис.93), а высокие призматические шпонки проверяются на срез.

Мпа, здесь Т в Н·м, d,k и l в мм. (11.4)

Ширину b и высоту h (рис. 93) выбирают по ГОСТ 233460-78 в зависимости от d вала. Глубина врезания шпонки в ступицу заглубление шпонки в вал .

При проектировании определяют длину шпонки ,

где . при МПа для стали 45.

Размеры сечения шпонок стандартизированы и приводятся в справочниках.

Проверка на срез высоких шпонок

(11.5)

При проектировании определяют

Обозначение шпонок: b * h * l ГОСТ 23360-78.

Примечание: При двух противоположно установленных шпонках вводят поправочный коэф. 0.75. Но установка двух и тем более трех шпонок не может быть рекомендована для современного машиностроения.

Если одна шпонка не обеспечивает прочность соединения, то надо переходить на шлицевые соединения.

8. Сегментные шпонки

Выступавшую часть шпонки рассчитывают на смятие, а опасное сечение на срез.

(11.6)

(11.7)

Простота изготовления паза для сегментной шпонки и удобство сборки соединения обеспечили широкое их распространение, но глубокий паз значительно ослабляет вал, а малая длина ограничивает нагрузочную способность. Поэтому сегментную шпонку лучше устанавливать на менее нагруженных участках вала. Обозначение: шпонок b x h.

Допускаемые напряжения зависят от режима работы соединения. Для неподвижных соединений МПа.

Меньшие значения – для резких изменений нагрузки или чугунной ступицы. Если соединение вала и ступицы прессовые, то МПа.

При подвижных соединениях для устранения задиров и уменьшения износа МПа.

При проверке на срез МПа.