Шліцьові з'єднання з трикутним (рис. 6.17, в) профілем зубів менш поширені, ніж евольвентні і прямокутні, вони не стандартизовані. Завдяки великій кількості низьких зубів їх успішно застосовують у нерухомих з'єднаннях тонкостінних втулок або порожнистих валів, які передають невеликі моменти, а також коли потрібні відносно малі регулювальні повороти деталей.
Шліцьові з'єднання можуть бути рухомими (встановлення рухомих шестерень коробок передач верстатів або автомобілів на шліцьовий вал)
або нерухомими (нерухоме закріплення деталей на шліцьовому валу).
Стандартом регламентовано три серії з'єднань з прямобічним профілем зубів: легку, в основному для нерухомих і малонавантажених з'єднань; середню, головним чином для рухомих середньонавантажених з'єднань з великою кількістю зубів, причому втулка переміщується по шліцах без навантаження (коробка передач); важку для передавання великих моментів і пересування втулки під навантаженням.
Переваги шліцьових з'єднань порівняно із шпонковими:
–деталі краще центруються на валах і мають точніший напрям при осьовому переміщенні;
–внаслідок збільшення сумарної робочої поверхні зубів, зменшення глибини пазів і рівномірного розподілу навантаження по колу вала міцність з'єднання, особливо при динамічних навантаженнях, істотно підвищується.
Усе це забезпечує велике поширення шліцьових з'єднань в автотракторній промисловості, верстатобудуванні, авіабудуванні та ін.
Недоліком шліцьових з'єднань є складність технології їх виготовлення і висока вартість.
Шліцьові з'єднання вибирають за таблицями стандартів залежно від діаметра вала.
475
Вибране шліцьове з'єднання перевіряють на зминання активних поверхонь зубів і пазів за наступними формулами.
Для прямобічних шліців
– колове зусилля, М — обертальний момент на валу,
dср D d — середній діаметр з'єднання,
2
внутрішній діаметр шліців, Азм
зубів, h — робоча висота зуба,
зубів з'єднання.
Для евольвентних шліців
p z – розрахункова площа зминання робоча довжина зуба, z — кількість
де |
Pt |
2M |
– колове зусилля , |
d |
D d |
m z — діаметр ділильного кола, |
d |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
— модуль зуба, |
z — кількість |
зубів, |
Азм 0,8 ml p z – розрахункова |
площа зминання зубів евольвентного профілю, l p |
– робоча довжина зуба. |
|
Допустиме напруження на зминання визначається як |
|
|
|
|
зм |
Т |
|
, |
(6.24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n К зм Кд |
|
де |
n 1,25...1,4 – |
коефіцієнт |
запасу міцності, |
T – границя текучості |
матеріалу |
зуба, |
Кзм 4...5 |
– |
|
загальний |
коефіцієнт концентрації |
навантаження, Кд 2...2,5 – коефіцієнт динамічного навантаження.
§ 26.5. Клинові і штифтові з'єднання
Клиновим називається роз'ємне з'єднання складових частин виробу із застосуванням деталі, яка має форму клина.
Клинові з'єднання можна поділити на установочні та силові.
Установочні (рис. 6.18, а) клинові з'єднання призначені для регулювання і встановлення потрібного відносного положення деталей, а
силові (рис. 6.18, б, в) – для міцного їх з'єднання.
477
В свою чергу силові клинові з'єднання поділяють на ненапружені і напружені.
Ненапружені (рис. 6.18, в) клинові з'єднання (до прикладення зовнішніх навантажень у деталях цього з'єднання напружень немає)
застосовують при односторонніх навантаженнях.
Найбільшого поширення набули напружені (рис. 6.18, б) клинові з'єднання (клин запресовується в отвір з'єднуваних деталей з деякою силою, що спричинює напруження до прикладення зовнішнього навантаження), які забезпечують достатню надійність у режимі змінних навантажень.
Силові клини застосовують для з'єднання тяг, рознімних маховиків,
поршневих штоків з повзунами, вкладишів та ін.
Для забезпечення самогальмування приймають, що кут клина в силових клинових з'єднаннях дорівнює 1:100, 1:40 або 1:30, а в установочних — 1:10, 1:6 або 1:4.
Переваги силових клинових з'єднань:
–простота конструкції, складання і розбирання;
–відносна дешевизна,
–можливість передавати значні навантаження.
Недоліки:
–ослаблення з'єднуваних деталей отвором під клин;
–відносна складність обробки отворів;
–необхідність індивідуального припасування клина до отвору.
При конструюванні клинового з'єднання орієнтовно можна брати товщину клина b 1 / 4...1 / 3 d , висоту перерізу клина h 3b .
Вибрані розміри з'єднання можуть перевірятись за умовами
(рівняннями) міцності на зминання, на зріз і на згин. Розрахункова схема клина на згин показана на рис. 6.18, в.
Штифтовим називається роз'ємне з'єднання складових частин виробу із застосуванням штифта. При цьому штифти можуть бути
циліндричними, конічними або фасонними.
На рис. 6.19 показано різновиди штифтових з'єднань: за допомогою циліндричного штифта (а), конічного штифта (б, в), конічного розвідного штифта (г).
Рис. 6.19
Циліндричні і конічні штифти застосовують як установочні (рис. 6.19,
а, в) або для передавання відносно невеликих навантажень (рис. 6.19, б, г).
Великого поширення набули гладкі конічні (конусність 1:50) і
фасонні (циліндричні і конічні з видавленими або насіченими канавками,
штифти, які забезпечують центрування з'єднуваних деталей і надійне самогальмування.
При передаванні поперечного навантаження штифт працює на зріз і зминання і тому його розраховують на умову міцності зрізу і зминанню.
479
Запитання для самоконтролю
1.Назвіть основні види роз’ємних з’єднань.
2.Дайте визначення різьбового з’єднання.
3.Назвіть основні геометричні параметри різьби.
4.Назвіть основні типи різьб.
5.Які є основні конструктивні типи кріпильних виробів із різьбою?
6.Чим відрізняється розрахунок незатягнутого і затягнутого різьбового з’єднання?
7.Дайте визначення шпонкового з’єднання.
8.Як класифікують шпонкові з’єднання?
9.Напишіть основні формули розрахунку шпонкових з’єднань.
10.Дайте визначення шліцьового з’єднання і його класифікацію.
11.Напишіть основні формули розрахунку шліцьових з’єднань.
12.Які переваги і недоліки шліцьових з’єднань порівняно із шпонковими?
13.Які з’єднання називають клиновими? Назвіть їх основні види.
14.Які переваги і недоліки клинових з’єднань?
15.Що таке штифтове з’єднання?
16.Назвіть основні типи штифтів і їх призначення.
РОЗДІЛ 27
ПЕРЕДАЧІ ФРІКЦІЙНІ, ПАСОВІ ТА ЛАНЦЮГОВІ
§ 27.1. Загальні відомості про передачі
Механічні пристрої, що застосовуються для передавання механічної енергії від джерела до споживача із зміною кутової швидкості або виду руху, називають механічними передачами або просто передачами.
Необхідність введення передачі між двигуном і виробничою машиною пояснюється багатьма причинами.
1. Джерела руху — двигуни — працюють, як правило, в режимі високих кутових швидкостей, які забезпечують їм найбільшу потужність,
к. к. д. і малі габаритні розміри. При цьому кутові швидкості валів виробничих машин відрізняються від кутової швидкості вала двигуна.
2.Зміну швидкості виробничої машини, а отже, і значення обертального моменту вигідніше здійснювати за допомогою передачі, а не зміною кутової швидкості вала двигуна, оскільки при зменшенні кутової швидкості вала двигуна його потужність і к. к. д. знижуються.
3.Двигуни, як правило, передають обертальний рух, а робочі органи машини іноді потребують зворотно-поступального, хитного, гвинтового та інших видів руху.
4.Часто виникає необхідність передавати енергію від одного двигуна до кількох виробничих машин, вали яких обертаються з неоднаковими кутовими швидкостями.
За способом передавання руху механічні передачі класифікують на
передачі тертям — фрикційні, пасові, канатні і передачі зачепленням —
зубчасті, черв'ячні, гвинтові, ланцюгові. Можливий і інший принцип класифікації механічних передач, згідно з яким їх поділяють на передачі з
481
безпосереднім контактом (фрикційні, зубчасті, черв'ячні та ін.) і передачі з проміжною гнучкою ланкою (пасові, ланцюгові і канатні).
В кожному передаточному механізмі існує дві ланки: ведуча і ведена. В багатоступінчастих передачах існують також проміжні ланки.
Рис. 6.20
На рис. 6.18 схематично зображені передача з гнучкою ланкою (а) і
пе6редача з безпосереднім контактом (б). Ведучі ланки і величини, які до них відносяться позначаються індексом 1, а ведені – індексом 2 .
Визначимо параметри, якими характеризуються механічні передачі.
1. Потужність ведучої і веденої ланок: N1 і N2 ,( Вт ).
2. Кутова швидкість ведучої і веденої ланок: 1 і 2 , рад / с
або частота їх обертання n1 і n2 , об / хв
На підставі цих параметрів за формулами, відомими із теоретичної механіки, можна визначити інші параметри передачі:
3.Механічний коефіцієнт корисної дії (ККД) передачі:
N2 .
N1
Механічний ККД характеризує втрати потужності на сили шкідливого опору в передачі (тертя рухомих частин, деформації робочих тіл і т. ін.). Для різних передач ККД знаходиться в межах 0,85...0,98 і
залежить від їх конструктивних особливостей.
4.Колові швидкості ведучої і веденої ланки:
де d1 , d2 – відповідно діаметри ведучої і веденої ланки (колеса, шківа,
котка і т. ін.).
Колові швидкості обох ланок при відсутності проковзування за величиною
повинні бути однаковими: 1 2 . |
|
|
7. Передаточне відношення (передаточне число). |
|
|
На підставі того, що при відсутності проковзування |
1 2 |
, |
запишемо: |
|
|
1 n1 d2 .
2 n2 d1
Відношення кутової швидкості ведучої ланки до кутової швидкості веденої називається передаточним відношенням:
|
і 1 |
|
n1 |
|
d2 |
. |
(6.25) |
|
|
|
|
12 |
2 |
|
n2 |
|
d1 |
|
|
|
|
|
|
|
Тобто, передаточне відношення характеризує відносну зміну кутової |
швидкості при передачі обертального руху від ведучої ланки 1 |
до веденої |
ланки |
2 . Якщо передаточне відношення менше одиниці, то передача |
понижуюча, а якщо більше одиниці – то підвищуюча. |
|
483
Передачі закритого виконання, які призначені для зменшення кутової швидкості називаються редукторами, а для збільшення –
мультиплікаторами.
Передаточним числом передачі називається відношення завжди більшої кутової швидкості до меншої незалежно від того, яка ланка ведуча,
а яка ведена:
На відміну від передаточного відношення передаточне число не може бути меншим одиниці. Цілком зрозуміло, що для передач, які
зменшують кутову швидкість ( 1 |
2 ), передаточне число і передаточне |
відношення співпадають: u i12 , |
а для передач, які збільшують кутову |
швидкість ці величини обернено пропорційні:
Слід зазначити, що традиційно розрахункові формули на міцність передач містять, як правило, передаточні числа, а при кінематичних розрахунках, особливо багатоступінчастих передач з проміжними ланками,
застосовують передаточні відношення.
5. Обертальні моменти на ведучій і веденій ланках відповідно дорівнюють:
Визначимо співвідношення між обертальними моментами M 1 і M 2 .
M 2 2 M1 1 |
, |
|
|
|
|
M |
|
M |
1 |
M |
i |
|
. |
(6.27) |
|
2 |
|
1 |
2 |
|
1 |
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
