Лабораторная работа № 15

Тема: «Изучение шпоночных соединений»

Цель работы: знакомство с основными видами, порядком расчета и параметрами шпоночных соединений.

Ход работы:

1. Ознакомиться с видами шпоночных соединений (сделать конспект).

2. Произвести все необходимые расчеты и заполнить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Порядок выполнения работы

Шпоночными называют соединения выполняемые при помощи призматических, сегментных, клиновых шпонок. Шпоночные соединения используют для передачи крутящего (вращающего) момента Т не только в неподвижных, но и в подвижных соединениях (там, где есть перемещение детали вдоль оси вала).

В том случае, когда диаметр вала d не задан, его определяют из расчета на кручение

откуда

где Т - крутящий момент, Н * м; [τ ]_кр - допускаемое касательное напряжение кручения, МПа; принимают [τ ]_кр = 25...30МПа.

Соединения с призматическими шпонками (рис. 15) стандартизовали (ГОСТ 23360-78) [4]. Каждому диаметру вала d соответствуют определенные размеры шпонки b и h. Глубину к врезания шпонки в ступицу принимают:

к = 0, 43 * h при d < 40 мм,

к = 0, 47 * h при d ≥ 40 мм.

рис. 15

При стандартизации размеры соединения назначены таким образом, чтобы нагрузочную способность соединения ограничивали напряжения смятия σ _см на боковых гранях шпонки. В проектном расчете находят требуемую рабочую длину шпонки l, в проверочном расчете проверяют достаточность этой длины.

В расчете распределение σ _см условно полагают равномерным. Согласно условию

находят

Допускаемое напряжение [σ ]_СМ, назначают по таблице [1].

Полная длина шпонки L при округленных концах (см. рис. 15)

L = l_P + b

Длину L округляют до значения - по ГОСТ 23360-78. Изготавливают шпонки из чистотянутой стали 45 или стали Ст6 (возможно применение иных сталей с σ ≥ 600 МПа).

Значения допускаемых напряжений [σ ]_СМ, Мпа, для расчета соединений при средних условиях работы*

Размеры шпонки для диаметра вала d определяются в соответствии с ГОСТ 23330-78.

Ширина шпонки b (мм).

Высота шпонки Н (мм).

Глубина врезания шпонки в ступицу

к = 0, 47 * h (мм).

Рабочая длина шпонки l_р из расчета по напряжениям смятия (см. выше):

Допускаемое напряжение смятия [σ ]_СМ = 130 МПа,

Полная длина шпонки L = l_Р + b (мм).

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шпонки l_СТ = L + 8...10 мм = (мм).

Провести измерения вала и ступицы и сделать поверочный расчет шпонки. Результаты занести в таблицу.

Таблица 18

По результатам расчетов проведенных в ходе исследования сделать вывод. Ответить на контрольные вопросы и оформить отчет.

Форма отчета:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Задание на работу.

4. Результаты работы.

5. Вывод.

Контрольные вопросы:

1. В процессе эксплуатации червячного редуктора произошел срез шпонки на входном валу редуктора. Проведите анализ причин возникновения неисправности. Предложите способ решения проблемы. Ход анализа и решения запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.

2. В ходе проектировочного расчета Вами было установлено, что шпонка будет сминаться. Однако технологически вы не можете заменить ее шлицевым соединением. Проанализируйте проблему и предложите ее решение. Анализ и ход решения проблемы запишите в виде алгоритма

3. В ходе проверочного расчета вала было установлено, что опасное сечение проходящее через шпоночный паз при нагружении подвергнется разрушению. Проанализируйте проблему и найдите решение. Ход анализа и решения проблемы запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.

Список литературы:

1. Анухин В.И.. Допуски и посадки. СПб., 2005г.

2. Детали машин. Атлас конструкций / Б.А.Байков, В.Н.Богачев, А.В. Буланже и др.: Учебное пособив для студентов машиностроительных специальностей вузов. М.: Машиностроение, \ 1992. Ч. I.

3. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989.1