ТЕМА: Розрахунок шпонкового з'єднання. Розрахунок фланцевої муфти

5.1. Мета заняття:

1. Підібрати розміри призматичної шпонки (рис. 5.2) за ДСТ 23360-78, СТ СЭВ 189-75 і перевірити її на міцність за даними таблиць 5.1 і 5.2.

2. Розрахувати фланцеву муфту за даними таблиць 5.3 і 5.4.

5.2. Призначення шпонкових з'єднань. Шпонкові з'єднання служать для кріплення обертових деталей на осях і валах. Шпонки діляться на призматичні, сегментні й клинові (рис.5.1). Найпоширеніші призматичні урізні шпонки із плоскими або округленими кінцями. Призматичні шпонки працюють на зріз і зминання. Розміри шпонок приймаються за ГОСТом залежно від діаметра вала. Довжина шпонки визначається розрахунком або приймається на 3-5 мм меншої довжини виточки, а потім перевіряється на міцність.

а)

б)

в)

Рис.5.1. Схеми шпонок: а- призматичні; б – клинові; в - сегментні

Рис.5.2. Шпоночне з’єднання: 1- колесо; 2 – шпонка; 3 - вал

5.2.1. Розрахунок призматичної шпонки за умовою міцності на зминання визначається по формулі

,

Де М - переданий крутний момент, Нм;

d – діаметр вала, м; , м – робоча довжина шпонки з округленими торцями, де – довжина шпонки, b – ширина шпонки, м;

к – довідковий розмір для розрахунку зминання (табл. 5.2); =130…160 МПа – допустима напруга на зминання для шпонок зі сталі 45.

5.2.2. Розрахунок шпонки за умовою міцності на зріз

,

Де = 70…100 МПа – допустиме напруження на зріз.

5.2. 3. Визначення граничного крутного моменту, що може передати призматична шпонка, виготовлена з відомого матеріалу розміром b при відомому діаметрі d вала.

, Нм

Таблиця 5.1

Варіанти до розрахунку

Примітка: для всіх варіантів приймати матеріал шпонки - сталь 45, вала - сталь 50.

Таблиця 5.2

Шпонки призматичні ГОСТ 23360-78, СТ СЭВ 139-75

5.3. Призначення муфт

Муфти являють собою пристрої для з'єднання валів, що є продовженням один іншого або розташованих під кутом. Муфти розрізняються між собою по конструкції, призначенню, принципу дії і керуванню.

По призначенню вони розділяються на муфти постійної дії (некеровані) і зчіпні (керовані). По типу з'єднання валів муфти діляться на тверді та компенсуючі. Тверді муфти розрізняють двох видів - втулкові і фланцеві.

Фланцеві муфти складаються із двох напівмуфт 1 і 2, з'єднаних болтами 3, установленими на кінці валів 4 і 5 і укріпленими шпонками 6 і 7. У фланцевих муфтах, де болти ставляться із зазорами (рис. 5.3), крутний момент передається під впливом моменту тертя, створюваного затягуванням болтів, що працюють на розтягання. Такі муфти надійно з'єднують вали й здатні передавати більші моменти.

Рис.5.3. Фланцева муфта

5.3.1. Визначення обертаючого моменту, що може передати фланцева муфта, обрана відповідно до даних таблиць 5.2 і 5.3.

5.3.2. Сила затягування одного болта

, Н

Де =90 МПа – допустиме напруження на розтягання матеріалу болта; - внутрішній діаметр болта, м.

5.3.3. Розрахунковий обертаючий момент

, Нм.

Де z – число болтів; – коефіцієнт тертя; ng w:val="UK"/></w:rPr><m:t>D</m:t></m:r></m:e><m:sub><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="24"/><w:sz-cs w:val="24"/><w:lang w:val="UK"/></w:rPr><m:t>0</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> - діаметр кругу центрів болтів, м.

5.3.4. Номінальний обертаючий момент, що може передавати муфта, що відповідає сталому режиму роботи при постійній потужності й кутовій швидкості:

, Нм.

Де - коэф. режиму роботи (табл. 5.2.1).

Таблиця 5.3

Дані до розрахунку муфти

Таблиця 5.4

Значення коефіцієнта