Проектирование шпоночных соединений

Начинают эту работу с определения размеров шпонки для участка вала, через который к валу подводится крутящий момент (конец вала). Делается это одинаково для всех типов приводов конвейеров. На этом участке вала рекомендуется использовать высокую призматическую шпонку по ГОСТ 10748-79 исполнения 3.

Из второй части таблицы 20 в соответствии с диаметром конца вала следует выбрать размеры сечения шпонки  и глубину паза вала . Длину шпонки l выбрать из таблицы 21 в соответствии с длиной конца вала и проверить шпоночное соединение на смятие боковых поверхностей шпонки и паза втулки по зависимости ,

где T – крутящий момент, подводимый к валу рабочего органа конвейера, ;

d  диаметр конца вала, мм;

рабочая длина шпонки, мм;

 допускаемое напряжение по смятию, МПа.

Для шпоночных соединений общего машиностроения рекомендуется принимать допускаемое напряжение по смятию в пределах 60–90 МПа.

    При отрицательном результате расчёта по смятию следует заменить короткий конец вала на длинный и подобрать расчётом необходимую длину шпонки , округлив полученную величину до стандартного значения по таблице  21.

Расчёт шпоночного соединения барабана и тяговой звёздочки с валом для приводов типа I и II выполняется одинаково. По условию технологичности конструкции сохраняется принятая для конца вала ширина сечения шпонки b.

В связи с тем, что диаметр вала в этих сечениях больше диаметра конца вала, а крутящий момент сохраняет своё числовое значение, имеет смысл применить в этих сопряжениях шпонку по ГОСТ 23360 78 исполнения 1. Определить потребную длину шпонки по зависимости  и округлить эту величину до стандартного значения.

Здесь  диаметр вала в рассчитываемом сечении, мм;

 высота шпонки и глубина паза вала принятого исполнения шпонки, мм.

Расчёт шпоночного соединения тяговой звёздочки с валом для приводов типа III отличается от предыдущего только тем, что числовое значение крутящего момента в рассчитываемом соединении в два раза меньше подводимого к валу момента.

Таблица 20

Размеры сечений шпонок и пазов вала и втулки, мм

ГОСТ 23360 78

Диаметр вала d	Сечение шпонки	Глубина шпоночного паза				Радиус скругления r или фаска
		вала		втулки
		номин.	пред. откл.	номин.	пред. откл.	не более	не менее
Св. 22 до 30		4,0	+0,2   0	3,3	+0,2   0	0,25	0,16
Св.30 до 38 Св.38 до 44		5,0 5,0		3,3 3,3		0,40	0,25
Св.44 до 50		5,5		3,8
Св.50 до 58		6,0		4,3
Св.58 до 65		7,0		4,4
Св.65 до 75		7,5		4,9		0,60	0,40
Св. 75 до 85		9,0		5,4
Св. 85 до 95		9,0		5,4
Св.95 до 110		10,0		6,4
Св.110до130		11,0		7,4

ГОСТ 10748 79

Диаметр вала d	Сечение шпонки	Глубина шпоночного паза				Радиус скругления r или фаска
		Вала		Втулки
		номин.	пред. откл.	номин.	пред. откл.	не более	не менее
Св.30 до 38 Св.38 до 44		5,5 7,0	+0,2   0	3,8 4,4	+0,2   0	0,40	0,25
Св.44 до 50		7,5		4,9
Св.50 до58		9,0		5,4
Св.58 до 65		10,0		6,4
Св.65 до 75		11,0		7,4		0,60	0,40
Св. 75 до 85		12,0	+0,3   0	8,4	+0,3   0
Св. 85 до 95		13,0		9,4
Св.95 до 110		15,0		10,4
Св.110до130		17,0		11,4

 Таблица 21

 

Призматические шпонки (по ГОСТ 23360–78)

и призматические высокие шпонки (по ГОСТ 10748–79)

 

   Исполнение 1     Исполнение 2         Исполнение 3

 

 

b(h9)	8	10	12	14	16	18	20	22
h(h11)	7	8(9)	8(11)	9(12)	10(14)	11(16)	12(18)	14(20)
S или r	0,25–0,40	0,40–0,60					0,60–0,80
l (h14)	18–90	22–110	28–140	36–160	45–180	50–200	56–220	63–250

 

 

b(h9)	25	28	32
h(h11)	14(22)	16(25)	18(28)
S или r	0,60–0,80
l (h14)	70–280	80–320	90–360

Размер l в указанных пределах брать из ряда:

18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360 мм.

В скобках размеры h для шпонок по ГОСТ 10748–79.

В шпоночных соединениях применяются следующие виды сопряжений по ширине шпонки и паза: свободное, нормальное и плотное.

 

Вид сопряжения	Допуск паза
	вала	втулки
Свободное	H9	D10
Нормальное	N9	JS9
Плотное	P9

Допускаются для ширины пазов вала и втулки любые сочетания полей допусков, указанных в таблице.

7. ВЫБОР МУФТЫ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
И ДВИГАТЕЛЯ

Вал электродвигателя при отсутствии ременной передачи соединяется с входным (быстроходным) валом редуктора упругой компенсирующей муфтой. Кроме компенсации неточностей взаимного расположения соединяемых валов эти муфты способны смягчать толчки нагрузки и предотвращать опасные колебания.

Могут применяться втулочно-пальцевые муфты ГОСТ 21424–93, муфты с торообразной оболочкой ГОСТ Р 50892–96, муфты с резиновой звёздочкой ГОСТ Р 50894 – 96 (прил. VII).

Муфта выбирается по крутящему моменту, развиваемому двигателем при работе привода , с учётом диаметров конца быстроходного вала редуктора и вала двигателя по соотношениям

Здесь  диаметр отверстия в полумуфте;

 диаметр вала двигателя;

 диаметр конца быстроходного вала редуктора;

 номинальный крутящий момент муфты.

Для приводов по схеме рисунков 1а, в .

В пояснительной записке нужно привести эскиз выбранной муфты с указанием её технической характеристики и размеров.