Расчет шлицевых соединений

Шлицевые (зубчатые) соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены за одно целое с валом. Они имеют большую несущую способность, большую усталостную прочность вала по сравнению с валом со шпоночными канавками. Детали на шлицевых валах хорошо центрируется.

Шлицевые соединения могут быть неподвижными, подвижными без нагрузки и подвижными под нагрузкой.

Шлицы могут выполняться прямобочными, эвольвентными, и треугольными. В коробках скоростей и подач металлорежущих станков применяются в основном прямобочные шлицевые соединения.

Параметры шлицевых соединений определены ГОСТ 1139-80, который предусматривает разновидности соединений трех серий: легкой (при наружных диаметрах D =26...120 мм с числом зубьев z в зависимости от диаметра 6, 8, и 10) средней (при D =14...125 мм и z = 6, 8, 10) и тяжелой (при D =20...120 мм и z =10, 16 и 20).

Центрирование шлицевого соединения может осуществляться по боковым граням по наружному диаметру и по внутреннему диаметру. Центрирование по боковым граням шлицев не обеспечивает точной соосности ступицы и вала, но обеспечивает равномерное распределение сил между шлицами.

В конструкциях, требующих точного центрирования, применяется центрирование по наружному или внутреннему диаметру. Если ступицу по отверстию не подвергают термической обработке или обрабатывают до невысокой твердости, то центрируют по наружному диаметру. При этом точная обработка ступицы обеспечивается протягиванием, а вала - круглым шлифованием.

Если ступица по отверстию имеет высокую твердость, то центрируют по внутреннему диаметру. При этом центрирующие поверхности вала и втулки шлифуются соответственно на шлицешлифовальных и внутришлифовальных станках.

Условное обозначение прямобочного шлицевого соединения составляют из обозначения поверхности центрирования D, d (или b), числа зубьев z, номинальных размеров d´D, а также обозначения полей допусков по центрирующему диаметру и по боковым сторонам зубьев. Например, 6 х 26 х 30 обозначает шестишлицевое соединение с центрированием по наружному диаметру с размерами d =26 и D =30 мм.

Шлицевые соединения рассчитываются из условий смятия боковых граней шлицов.

Условие прочности на смятие:

,?,

где Т – момент кручения на валу, Н · м;

- y – коэффициент, учитывающий неравномерность работы шлицов;

- Z – удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно оси вала, мм³/мм

- l – рабочая длина соединения, мм;

- [ s ]_см – допускаемое напряжение смятия, МПа.

Коэффициент y можно принимать в диапазоне 0,7…0,9.

Z=0,5·d_cp·h·z,

где d_ср – средний диаметр соединения, мм;

- h – рабочая высота шлицев с учетом вычета размера фасок, мм;

- z – число шлицев.

Для прямобочного профиля:

; ,

где f – размер фаски.

Для неподвижных соединений с термически необработанными поверхностями можно принимать [ s _см] = 80...120 МПа, а с закаленными поверхностями [ s _см]=120...130 МПа. Большие значения относятся к случаю передачи соединением только крутящего момента и симметричному расположению венца по ступице. При нагрузках с ударами в обоих направлениях допускаемые давления в 2-3 раза меньше. В подвижных соединениях с закаленными поверхностями при спокойной нагрузке [ s _см] = 100...200 МПа. Уточненный расчет неподвижных шлицевых соединений выполняется под местным давлением с учетом концентрации нагрузки, вызываемой конструктивными особенностями зубчатого колеса - смещением венца относительно середины ступицы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: