5. Шпоночные, шлицевые и профильные соединения. Расчет на прочность.

Шпоночные и шлицевые соединения служат для закрепления деталей на валах и передачи крут моментов. Такими деталями являются з.к., маховики, муфты и т.д. все виды шпонок делят на: клиновые и призматические. Первые образуют напряженное состояние, а вторые – ненапряженное.

1– вал

2 – ступица колеса

3 – призматическая шпонка

4 – распорная втулка

b– ширина шпонки

h– высота шпонки

t₁– глубина шпоночного паза

t₂– глубина шпоночного паза на ступице.

Длина шпонки выбирается из стандартного ряда. Шпонка подбирается по диаметру вала. Рабочая длина – длина шпонки по горизонтальному участку.

Обычно рассчитывают по напряжениям смятия. В продольном сечении возникают напряжения среза.

Шлицевые соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены заодно с валом.

Достоинства: большая нагрузка, более надёжны в динамических нагрузках (удар).

Недостатки: сложная технология изготовления, высокая стоимость.

Основные геометрические параметры:

- число шлицов

- ширина шлица – b

- внутренний диаметр – d

- наружный диаметр – D

По форме шлица:

- прямобочные – эвольвентные - треугольные

Проверка ведётся по напряжениям смятия:

Т- вращающий момент, S_F– удельный статический момент,

l– длина шлица.

[σ_CM] зависит от условий работы соединения.

Напряжения изнашивания:

[σ_ИЗН] зависит от термообработки

0,032 – улучшение

0,03 – закалка.

Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и таким образом обеспечивается жесткое фиксирование деталей в окружном направлении и передача вращения. В качестве примера показано соединение на квадрате со скругленными углами (для снижения концентрации напряжений); применяются также соединения эллиптического и треугольного сечений.

Профильные соединения рассчитывают на смятие. Условие прочности по допускаемым напряжениям для соединения имеет обычный вид:

где l - длина соединения, обычно l=(1?2)d; b - ширина прямолинейной части грани; [σсм] допускаемое напряжение смятия, для термообработанных поверхностей [σсм]=100-140 МПа.

6. Условия самоторможение в резьбе. Необходимость стопорения резьб.

Самоторможение резьбы - Явление, возникающее при условии, когда угол подъёма винтовой линии резьбы меньше приведённого угла трения.

Условие самоторможения можно записать в виде Тотв > 0. Рассматривая самоторможение только в резьбе без учета трения на торце гайки, получим или

Для крепежных резьб значение угла подъема лежит в пределах 2°30' – 3°30', а угол трения φ изменяется в пределах 6° (при ) – 16º (при ). Таким образом, все крепежные резьбы – самотормозящие. Резьбы для ходовых винтов выполняют как самотормозящие, так и несамотормозящие.

Самоотвинчивание разрушает соединения и может привести к авариям. Предохранение от самоотвинчивания весьма важно для повышения надёжности резьбовых соединений и совершенно необходимо при вибрациях, переменных и ударных нагрузках. Вибрации понижают трение и нарушают условие самоторможения в резьбе.

Способы стопорения резьб:

1) дополнительным трением в резьбе (контрогайка, пружинная шайба)

2) при помощи дополнительных устройств

3) создание пластических деформаций.