Расчет шлицевых соединений

Расчет шлицевых соединений

Расчет шлицевых соединений

Шлицевые соединения чаще всего выходят из строя вследствие смятия и разбивания рабочих граней шлицев, поэтому при проектировании их ограничиваются расчетом на смятие.

Напряжения смятия на рабочих гранях шлицев (МПа)

Напряжения смятия на рабочих гранях шлицев (МПа)

где Мкр — действующий на соединение крутящий момент, Н·м; R — средний радиус шлицев, мм; L — рабочая длина шлицев, мм; z — число шлицев; i — доля шлицев, воспринимающих нагрузку (i = 0,6—0,8); h — активная высота шлицев (за вычетом галтелей и фасок), мм.

Для соединений с одинаковой шириной шлицев вала и ступицы по средней окружности

Raschet shlic soed 2

где σ0см — приведенное напряжение смятия, характерное для каждого профиля шлицев, определяемое по формулам (142), (150), (155) или по диаграммам, представленным на рис. 590.

Допускаемые напряжения для неподвижных затянутых шлицевых соединений со стальными валом и ступицей приведены в табл. 24.

Допускаемые напряжения для неподвижных затянутых шлицевых соединений со стальными валом и ступицей

Для подвижных соединений и соединений с зазором по боковым граням шлицев эти значения уменьшают в 2—3 раза.

Если насадная деталь выполнена из мягкого материала (серые чугуны, легкие сплавы), расчет ведут по напряжениям смятия, допустимым для данного материала.

При необходимости снижения напряжений смятия применяют шлицы более выгодного профиля, увеличивают длину и диаметр соединения. Согласно формуле (143) крутящий момент, передаваемый соединением,

Крутящий момент, передаваемый соединением

т. е. при заданном профиле шлицев (σ0см = const) пропорционален квадрату диаметра, и если, как это обычно бывает, длина соединения L пропорциональна диаметру, то кубу диаметра.

При насадных деталях с большим наружным диаметром (типа дисков) длина шлицевого соединения определяется преимущественно условием продольной устойчивости детали. Независимо от результатов расчета длину шлицев рекомендуется делать не менее (0,5—0,8)·D, лучше (1—1,2)·D (где D — диаметр вала). Увеличивать длину соединения свыше (1,5—2)·D нет смысла, так как при этом снижается точность изготовления, и фактическая площадь соприкосновения шлицев уменьшается.

Разделение шлицев на два коротких пояса с выточкой посередине (рис. 598), применяемое иногда в длинных соединениях, вызывает затруднения при протягивании отверстия.

Шлицевое соединение с центральной выточкой

Стружка, осыпающаяся из первого (по ходу протягивания) пояса, заволакивается во второй пояс, вследствие чего точность и шероховатость поверхности шлицев нарушаются. Такие отверстия можно протягивать только на горизонтальных протяжных станках, и то при условии, если выточка имеет объем, достаточный для размещения стружки (с учетом ее разрыхления) в сегменте m кольцевого пространства между окружностью выточки и наружным диаметром протяжки.

Необходимый диаметр выточки Dвыт определяется из выражения

Raschet shlic soed 6

где D — наружный диаметр шлицев, мм; s — припуск на протягивание (по контуру шлицев), мм; Lотв — длина первого (по ходу протягивания) отверстия, мм; Lвыт — длина выточки, мм; К — коэффициент рыхлости стружки (К = 4—5).