Допускаемые напряжения смятия шлицевых соединений

Тип соединения	Условия эксплуатации	[sсм], МПа
Поверхность зубьев
Без термообработки	С термообработкой
Неподвижное	Тяжелые (с ударом) Средние Легкие	36…50   60…100 80…120	40…70   100…140 120…200
Подвижное без нагрузки (например, коробки скоростей)	Тяжелые Средние Легкие	- - -	20…30 30…60 40…70
Подвижное под нагрузкой (например, карданный вал автомобиля)	Тяжелые Средние Легкие	- - -	3…10 5…15 10…20

Расчет на смятие является первым этапом проектного расчета, на котором определяют приближенное значение l и разрабатывают конструкцию соединения. На втором этапе уточняют значение l по критерию износостойкости.

4.5.2. Расчет на изнашивание

Выполняют по условию

[s]_изн K_N /(K_E K_осK_c),

где [s]_изн, МПа - условное допускаемое напряжение (табл. 4.6.); K_N = - коэффициент числа циклов нагружения зубьев соединения за полный срок службы; N = 60nt (где t - полный срок службы в час; n - число оборотов соединения в мин, об/мин); K_Е - коэффициент режима нагрузки (табл. 4.7); K_ос - коэффициент осевой подвижности соединения, K_ос = 1 - неподвижное, K_ос = 1,25 - подвижное без нагрузки; K_ос = 3 - подвижное под нагрузкой; K_с- коэффициент условий смазки подвижных соединений, K_с = 0,7 - смазка без загрязнений, K_с = 1 - средняя по заряженности смазка, K_с = 1,4 - смазка с загрязнением.

Таблица 4.6

Условное допускаемое напряжение [s]_изн, МПа

Термообработка и средняя твердость
без обработки 220 НВ	улучшение 270 НВ	закалка	цементация или азотирование, 60HRC
40HRC	45HRC	52HRC

Таблица 4.7

Коэффициент режима нагрузки

Типовые режимы нагрузки	Обозначение режима	Коэффициент режима нагрузки KЕ
Постоянная нагрузка		1,0
Работа большую часть времени с высокими нагрузками	I	0,77
Одинаковое время работы со всеми значениями нагрузки	II	0,63
Работа большую часть времени со средними нагрузками	III	0,57
Работа большую часть времени с малыми нагрузками	IV	0,43

Последовательность расчета шпоночных соединений

1. Для соединения шпонкой по ГОСТ 23360-78 (призматические) или по ГОСТ 24071-80 (сегментные шпонки) в зависимости от диаметра вала в месте шпоночного соединения подбирают размеры поперечного сечения шпонки

b´h.

2. Выбирают [s]_см (см. 4.2).

3. Определяют длину шпонки и согласовывают ее с длиной ступицы.

Последовательность расчета шлицевых соединений

1. В зависимости от величины действующей нагрузки назначают серию для прямобочных зубьев.

2. Для выбранной серии зубьев по внутреннему диаметру вала подбирают по ГОСТ 1139-80 размеры D, b, f и число зубьев Z для прямобочных зубьев.

Для эвольвентных зубьев по ГОСТ 6033-80 определяют по наружному диаметру вала D, модуль m и число зубьев Z.

3. Из условия прочности на смятие находят длину l зубьев.

4. Проверяют l по условию прочности на изнашивание. Если условие не удовлетворяется, увеличивают l и повторяют расчет.

Примеры расчета шпоночных и шлицевых соединений

Пример 1

Цилиндрическое зубчатое колесо закреплено призматической шпонкой на валу редуктора диаметром Вал (сталь 50) передает вращающий момент Материал шпонки сталь 45, материал зубчатого колеса – 40Х. Длина ступицы . Нагрузка спокойная. Подобрать шпонку и проверить ее на прочность.

1. По диаметру вала выбираем по ГОСТ 23360-78 размеры сечения призматической шпонки: мм; мм. Длину шпонки примем на 3…5 мм меньше длины ступицы колеса и сравним с рядом длин шпонок. Выбираем рабочую длину шпонки мм .

2. Проверяем выбранную шпонку на смятие

.

Допускаемое напряжение Н/мм² при стальной ступице и спокойной нагрузке. Следовательно, призматическая шпонка по условию прочности подходит для данного соединения.

Пример 2

Подобрать и проверить на прочность подвижное шлицевое соединение вторичного вала коробки передач автомобиля. Вращающий момент кНм. Расчет провести для случая: шлицевое соединение прямобочное, Материал - сталь 45, термообработка – улучшение. Длина ступицы шестерни мм. Условия эксплуатации средние; перемещение втулки без нагрузки; .

1. По табл. 4.3. выбираем прямобочное шлицевое соединение средней серии .

2. Допускаемое напряжение (см. табл. 4.5.).

3. Проверяем соединение на смятие:

4. Проверяем соединение на износ:

,

(табл. 4.6),

,

(табл. 4.7),

,

(средняя по загрязненности смазка),

,

.

Следовательно, прямобочное шлицевое соединение по условию прочности подходит для заданных условий работы.

Ременные передачи

Ременная передача относится к передачам трением и гибкой связью, Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнем (рис. 5.1).

Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего.

5.1. Схема ременной передачи

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают плоскоременные (рис. 5.1, а), клиноременные (рис. 5.1, б), круглоременные (рис. 5.1, в), поликлиноременные (рис. 5.1, г).

В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни.