Лабораторни работи
Изучаване на конструкциите на шпонкови съединения, избор и изчисляване на тяхната якост.
2. Оборудване и инструменти
1) Комплект перови ключове, сегментни ключове и клиновидни ключове.
3. Съдържание на работата
Запознаване с основните видове дюбели, тяхното предназначение, предимства и недостатъци. Изчертаване на шпонкови връзки и индивидуални шпонки с посочване на геометрични параметри. Извършване на якостни изчисления за различни шпонкови връзки. Записване на символа на изчислените ключове съгласно GOSTs.
4. Основни понятия и изчислителни зависимости
Връзките с шпонка се използват за закрепване на части на валове и оси и са предназначени за предаване на въртящ момент.
Всички ключови връзки могат да бъдат разделени на две групи: напрегнати и ненапрегнати. Първата група включва клиновидни ключове. Към втория - призматичен и сегментен. Размерите на ключовете и допустимите отклонения са стандартизирани.
4.1. V-образни връзки
Предаването на въртящ момент чрез клиновидни ключове (GOST 8791) (виж Фигура 1) се осъществява поради силите на триене, които се образуват в ставата от натискане на ключа, като по този начин се създават напрежения преди прилагането на работното натоварване.
Жлебът в главината е обработен с наклон, равен на наклона на шпонката (1:100), което често изисква индивидуално прилягане на шпонката към жлеба. В допълнение, клиновата форма на ключа може да доведе до изкривяване на детайла, при което неговата крайна равнина няма да бъде перпендикулярна на оста на вала.
Тези недостатъци са причинили рязко намаляване на използването на клиновидни ключове в съвременното производство.
Работните повърхности на ключа изпитват напрежения при изкълчване и се изчисляват според състоянието на якост
σ cm = 2 T b ∙ l ∙ f ∙ d + 1 6 b ≤ σ cm , (1)
където Т е въртящ моментмоментът, предаван от ключа, Nmm; b - ширина на ключа, mm; l е работната дължина на ключа, mm; f - 0,13 ... 0,18 - коефициент на триене при плъзгане; d е диаметърът на вала, mm; σ cm - допустимо напрежение на срутване на ключовия материал, MPa.
Ориз. 1. V-образна връзка
4.2. Паралелни връзки
Връзката с шпонка (вижте фигура 2) е без напрежение и изисква отворите на вала и главината да бъдат направени с по-голяма точност. Въртящият момент се предава от страничните повърхности на ключа. В същото време върху тях се появяват напрежения на срязване σ cm и напрежения на срязване t c p в надлъжното сечение на ключа.
Напреженията се определят от следните якостни условия
σ cm = 4,4 T z ∙h∙ l p ∙ d ≤ σ cm ; (2)
τ с p = 2 T b ∙ l p ∙ d ≤ τ с p ; (3)
където T е предаваният въртящ момент, Nmm;
h и b – височина и ширина на шпонката,mm, избрани съгласно GOST 8788 в зависимост от диаметъра на валаd, mm;
z– брой ключове,бр;
l p е работната дължина на ключа, която се определя от конструкцията на ключа,mm;
σ cm , τ с p - допустими напрежения на смачкване и срязване на основния материал,MPa.
Фиг.2. Ключова връзка
Ключовете се предлагат в три версии: заоблени ключове и ключове с плосък край (вижте фигура 2).
4.3. Сегментирана връзка
Принципът на действие на сегментираните ключове (виж Фигура 3) е подобен на този на ключовете с пера. Дълбокото поставяне на шпонката в ствола осигурява по-стабилна позиция от паралелната шпонка. Каналът за сегментни ключове се фрезова със специална фреза, съответстваща на размера на ключа.
Дълбокият жлеб обаче значително отслабва вала.
Сегментирани ключовесе изчисляват по същия начин като призматичните от условието за якост на смачкване и срязване
σ cm = 2 T z ∙ d ∙ l ∙ k ≤ σ cm ; (4)
τ с p = 2 T z ∙ b ∙ l ∙ d ≤ τ с p ; (5)
където k е надморската височина на шпонката над вала, k = h - t, mm; t е дълбочината на шпонковия канал на вала, mm.
Ориз. 3. Сегментна ключова връзка
5. Основен материал и допустими напрежения
Ключовете са изработени от чисто опънати пръти от въглеродна стомана съгласно GOST 1050 с якост на опън най-малко σ в = 500 MPa, по-рядко легирани стомани 40X, 45X в съответствие с GOST 4543 σ в = 600-700 MPa.
Стойността на допустимите напрежения зависи от режима на работа, здравината на материала на вала и втулката, вида на прилягането на втулката към вала (виж таблица 1).