Проверочный расчет шпоночного соединения

Проверке подлежит наиболее нагруженная шпонка, установленная под муфтой на тихоходном валу. Критерием работоспособности шпоночного соединения является напряжение смятия

где  – длина шпонки, ;  МПа.

КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛА ВЫХОДНОГО ВАЛА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА

 

Конструирование цилиндрического зубчатого колеса

 

Конструкции цилиндрических зубчатых колес представлены на рис. 6.1.

 

Рис. 6.1. Конструктивные элементы цилиндрических зубчатых колес:

1 – зубчатый венец; 2 – обод; 3 – диск; 4 – ступица

 

Зубчатое колесо состоит из следующих основных элементов: обода 2 с зубчатым венцом 1, диска 3 и ступицы 4.

Обод воспринимает нагрузки от зубьев. Его жесткость обеспечивается толщиной S.

Ступица соединяет колесо с валом и может быть расположена симметрично или несимметрично относительно обода. В одноступенчатых редукторах ступицы колес располагают симметрично [3]. Длину ступицы  не рекомендуется принимать меньше ширины зубчатого венца : .

Диск соединяет обод и ступицу. Его толщина  зависит от способа изготовления колес. Для уменьшения массы колес, что актуально при разработке узлов летательных аппаратов, в дисках выполняют отверстия. 

В единичном и мелкосерийном производстве при небольших диаметрах колес их изготавливают из круглого проката, а при больших – заготовки получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой. Для уменьшения объема точной обработки резанием на дисках колес выполняют выточки глубиной 1…2 мм (рис. 6.1, а, б). При диаметре  мм эти выточки, как правило, не делают [2]. Расчетные формулы представлены в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1

Размеры зубчатых цилиндрических колес, мм

 

Элемент колеса	Размер	Способ получения заготовки (рис. 6.1)
		а – круглый прокат, б – ковка	в – ковка, г – штамповка
Обод	Диаметр
	Толщина
	Ширина	(п. 5.2)
Ступица	Диаметр внутренний	(п. 5.3)
	Диаметр наружный	при соединении шпоночном и с натягом
	Толщина
	Длина	а – ; б –
		– оптимальное значение
Диск	Толщина
	Радиусы закруглений и уклон

Примечания

1. При определении длины ступицы  числовой коэффициент перед  принимают ближе к единице при посадке колеса на вал с натягом и ближе к верхнему пределу – при переходной посадке.

2. На торцах зубьев выполняют фаски размером  с округлением до стандартного значения по табл. 6.2.

3. Угол фаски : на прямозубых колесах ; на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей , а при .

 

В серийном производстве заготовки колес получают из прутка свободной ковкой и ковкой в двухсторонних штампах, а также литьем (рис. 6.1, в, г).

Острые кромки на торцах ступицы и обода притупляют фасками f, размеры которых принимают по табл. 6.2.

 

Таблица 6.2

Стандартные размеры фасок, мм

 

Диаметр ступицы или обода	Св. 20 до 30	Св. 30 до 40	Св. 40 до 50	Св. 50 до 80	Св. 80 до 120	Св. 120 до 150	Св. 150 до 250	Св. 250 до 500
	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

 

При установке колес на валах нужно обеспечивать их фиксацию в окружном и осевом направлениях. Для передачи вращающего момента часто используются шпоночные соединения с призматичес-кой и сегментной шпонками. При этом рекомендуется применять следующие посадки с натягом:

– для прямозубых цилиндрических колес – ;

– для косозубых цилиндрических колес – .

При установке колеса на вал необходимо совмещать шпонку со шпоночным пазом в ступице колеса. Для обеспечения сборки ре-комендуется предусматривать направляющий цилиндрический учас-ток вала с полем допуска  под посадку с зазором (рис. 6.2) [2]. Границу участка располагают на расстоянии ³ 0,6 b от начала шпоночного паза.

Рис. 6.2. Шпоночное соединение колеса с валом

 

Для осевой фиксации колес часто используются заплечики, выполненные на валах, и распорные втулки. На рис. 6.3 зубчатое колесо 2 слева фиксируется заплечиком 1, справа – распорной втулкой 3 и внутренним кольцом подшипника 4, устанавливаемым на вал с натягом.

 

Рис. 6.3. Осевая фиксация колеса на валу: 1 – заплечик;

2 – зубчатое колесо;

3 – распорная втулка;

4 – подшипник

 

Распорная втулка устанавливается на вал с зазором (посадка ). Для гарантии упора распорной втулки в торец колеса между уступом вала и торцом втулки предусматривают зазор С = 1…2 мм.