Тема: Розрахунок шпоночного з'єднання . Розрахунок фланцевої муфти.

5.1. Мета заняття:

1. Підібрати розміри призматичної шпонки (рис.5.1) 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 шпоночних з'єднань. Шпоночні з’єднання призначені для кріплення обертових деталей на осях і валах. Шпонки діляться на призматичні, сегментні і клинові. Найбільш поширені призматичні шпонки із плоскими або округленими кінцями. Призматичні шпонки працюють на зріз і зминання. Розміри шпонок приймаються за ДСТом

залежно від діаметру валу. Довжина шпонки визначається розрахунком або приймається на 3-5мм менше довжини маточини, а потім перевіряється на міцність.

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

, (5.1)

де М – переданий крутний момент, Нм; d – діаметр валу, м; l_P = l – b – робоча довжина шпонки з торцями, що округляють, де l – довжина шпонки, b – ширина шпонки, м;

К – довідковий розмір для розрахунку на зминання (табл.5.2); = 130...160МПа – допускаються навантаження на зминання для шпонки зі сталі 45.

5.2.2. Розрахунок шпонки за умовою міцності на зріз

, (5.2)

де = 70..100 МПа – допустимі напруження на зріз.

5.2.3. Визначення граничного крутного моменту, що може передавати призматична

шпонка, виготовлена з відомого матеріалу розміром b h l_P при відомому діаметрі d валу

(5.3)

 

Таблиця 5.1

Варіанти до розрахунку

Одиниці Десятки	Величина	Варіанти
	М, Нм d, мм
	М, Нм d, мм
	М, Нм d, мм

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

 

 

-22-

Таблиця 5.2

Шпонки призматичні ДСТ 23360-78, СТ СЭВ 189-75

Діаметр валу d мм	Розміри шпонки	Глибина паза	Довідковий розмір К для розрахунку на зминання
b мм	h мм	l мм	t1 мм	t мм
Понад 30 до 38			22-110		3,3	3,5
Понад 38 до 44			28-140		3,3	3,6
Понад 44 до 50			36-160	5,5	3,8	4,0
Понад 50 до 58			45-180		4,3	4,3
Понад 58 до 65			50-200		4,4	4,8
Понад 65 до 75			56-220	7,5	4,9	5,2
Понад 75 до 85			63-250		5,4	6,0
Понад 85 до 95			70-280		5,4	6,2

Рис.5.1. Шпоночне з’єднання

Рис.5.2. Фланцева муфта

 

 

-23-

 

Рис.5.3. Жорсткі та компенсуючі муфти.

 

Рис.5.4. Муфти зчеплення:

а) кулачкова муфта; б) дискова фрикційна муфта; в) двухконусна фрикційна муфта; г) пневмокамерна фрикційна муфта; 1-ведомий диск; 2-маточина ведомого диску; 3-вал муфти;

4-ведучий диск; 5- натискні важелі; 6-пальці; 7-сережки; 8-втулка; 9-тяги; 10-важилі управління; 11-втулка-крестовина; 12-натитскний диск; 13-вал; 14-ведомий конус; 15-ведучий конус; 16-шкив; 17-колодки з фрикційними накладками; 18-пружина; 19-пневмокамера;

20-трубка для подачі стиснутого повітря.

 

 

-24-

5.3. Призначення муфт

Муфти являють собою пристрої для з'єднання валів, що є продовженням один іншого або розташованих під кутом один до одного. Муфти розрізняються між собою по

конструкції, призначенню, принципу дії і керування.

За призначенням вони розділяються на муфти постійної дії (некеровані) і зчіпні (керовані). За типом з'єднання валів муфти діляться на жорсткі та компенсуючі. Жорсткі

муфти розрізняють двох видів – втулкові та фланцеві.

Фланцеві муфти складаються з двох напівмуфт 1 і 2, з’єднаних болтами 3, встановлених на кінці валів 4 і 5 і укріпленими шпонками 6 і 7. У фланцевих муфтах, де болти ставляться із зазорами (рис.5.2), крутний момент передається під впливом моменту

тертя, створюваного затягуванням болтів, що працюють на відстань. Такі муфти

надійно з’єднують соосні вали і здатні передавати великі моменти.

5.3.1. Визначення обертаючого моменту, що може передати фланцева муфта, вибрана

відповідно до даним таблиць 5.2 і 5.3.

5.3.2. Сила затягування одного болта

,H (5.3)

де = 90 МПа – допустиме навантаження на розтягнення матеріалу болта;

d₁ – внутрішній діаметр болта, м.

5.3.3. Розрахунковий обертаючий момент

, Hм (5.4)

де Z – число болтів; – коефіцієнт тертя; D₀ – діаметр кола центрів болтів, м.

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

, Hм (5.5)

де К_Р – коефіцієнт режиму роботи (табл.5.2.).

Таблиця 5.3

Дані до розрахунку муфти

Оди- ниці     Десятки	Величини	Варіанти
	Z D0,мм d1, мм	10,917 0,15	10,917 0,18	10,917 0,2	10,917 0,15	10,917 0,18	10,917 0,2	10,917 0,15	10,917 0,18	10,917 0,2	10,917 0,15
	Z D0,мм d1, мм	12,917 0,18	12,917 0,2	12,917 0,15	12,917 0,18	12,917 0,2	12,917 0,15	12,917 0,18	12,917 0,2	12,917 0,15	12,917 0,18
	Z D0,мм d1, мм	14,917 0,2	14,917 0,15	14,917 0,18	14,917 0,2	14,917 0,15	14,917 0,18	14,917 0,2	14,917 0,15	14,917 0,18	14,917 0,2

 

 

-25-

Таблиця 5.4

Значення коефіцієнта К_Р

№ варіанту	Навантаження	Тип машини	КР
1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29	Спокійна з пусковими і короткочасними перевантаженнями (до 120% номінальної)	Конвеєри стрічкові, вентилятори, верстати токарні, фрезерні, шліфувальні	1,25...1,5
2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30	З помірними коливаннями (до 150% номінальної)	Конвеєри ланцюгові та пластинчасті, насоси центробіжні, верстати деревообробні	1,5...1,6
3, 7, 11, 15, 19, 23, 27	Зі значними коливаннями (до 200% номінальної)	Верстати зі зворотно-поступальним рухом, приводи реверсивні, елеватори	2,0...2,5
4, 8, 12, 16, 20, 24, 28	З ударами (до 300% номінальної)	Насоси і компресори поршневі, дробарки, преси, молоти	2,5...3,5

 

Практичне заняття №6