§ 5.3. Расчет шлицевых соединений
Основными критериями работоспособности шлицевых соединений являются сопротивления рабочих поверхностей смятию и изнашиванию. Эти соединения, аналогично шпоночным, выбирают по таблицам стандартов в зависимости от диаметра вала, а затем проверяют расчетом.
|
Расчет на смятие. Условие прочности на смятие рабочих поверхностей зубьев
где Τ — передаваемый вращающий момент, Η «мм; SF — удельный (на единицу длины) суммарный статический момент площади рабочих поверхностей, мм3/мм (см. табл. 5.1); /р— рабочая длина зубьев (см. рис. 5.1); [а]см — допускаемое напряжение смятия, Н/мм2.
Для неподвижных соединений с незакаленными поверхностями [а]см = 30...70 Н/мм2, а с закаленными [а]См = 80...150 Н/мм2
Для подвижных соединений с закаленными поверхностями [а]см = 5...15 Н/мм2. Большие значения относятся к спокойной нагрузке.
Значения [а] изн при неограниченном числе циклов нагружения принимают в зависимости от вида термообработки и твердости рабочих поверхностей соединяемых деталей (Н/мм2):
Мизн=0,032 НВ —для улучшенных зубьев;
Mh3h = 0,3HRC3 — для закаленных зубьев.
Если расчетное напряжение асм превышает допускаемое более чем на 5 %, то увеличивают длину ступицы или принимают другую серию, а иногда другой вид соединения и повторяют проверочный расчет.
При
проектировочных расчетах шлицевых соединений после
выбора размеров сечения зубьев по стандарту (см. табл. 5.1) определяют
расчетную длину зубьев /р по формулам (5.1) и (5.2). Из двух
значений берут большее. Длину ступицы принимают /ст = /р+4...6
мм и более в зависимости от конструкции соединения. Если получается, что
/ст> 1,5 d, назначают другую серию или изменяют
термообработку.
Расчет шлицевого соединения ведут в последовательности, изложенной в решении примера 5.1.
Пример 5.1. Подобрать шлицевое неподвижное соединение зубчатого колеса с валом (см. рис. 5.1). Соединение передает момент Т= 189,5 Н-м при спокойной нагрузке. Диаметр вала d=45 мм, материал — сталь 45 с термообработкой — улучшение 290 НВ.
Решение. 1. Выбор соединения. Принимаем прямобочное соединение как наиболее распространенное с центрированием по наружному диаметру.