Расчет соединений валов

Для передачи вращения от вала к ступице зубчатых колес, шкивов, звездочек, муфт, фланцев и других соосных деталей широко используются жесткие и фрикционные соединения различного типа. В онлайн расчетах на этой странице представлены жесткие соединения, работающие на срез и смятие – штифтовые, шпоночные, шлицевые и фланцевые, а так же выполнен расчет фрикционного соединения с натягом, передающего вращающий момент силами трения.

Расчет призматической шпонки

Шпонки используют в малонагруженных соединениях, которые могут быть как неподвижными так и подвижными вдоль оси вала. Наиболее распространены соединения с призматическими шпонками, которые делятся на три типа –
Обыкновенные по ГОСТ 23360-78 и высокие по ГОСТ 10748-79, служащие для неподвижных соединений;

Направляющие с креплением на валу по ГОСТ 8790-79, дающие возможность перемещения ступицы вдоль оси вала;

Скользящие по ГОСТ 12208-66, фиксируемые в ступице с помощью пальца и перемещающиеся вдоль оси вала вместе со ступицей.

Ниже выполнен расчет напряжений на срез и смятие призматической шпонки по ГОСТ 23360-78.

Исходные данные:

b – ширина шпонки, в миллиметрах;

Н – высота шпонки, в миллиметрах;

L – рабочая длина шпонки, в миллиметрах;

t – глубина шпоночного паза, в миллиметрах;

D – диаметр вала, в миллиметрах;

T – крутящий момент на валу, в ньютон×метр.

РАСЧЕТ ПРИЗМАТИЧЕСКОЙ ШПОНКИ

Ширина шпонки b, мм

Высота шпонки H, мм

Глубина паза t, мм

Длина шпонки L, мм

Диаметр вала D, мм

Момент на валу Т, Н*м


Напряжения среза в шпонке τ, МПа

Напряжения смятия σсм, МПа

Шпоночное соединение

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

Напряжения среза в шпонке:

τ = T / (b×L×(D / 2));

Напряжения смятия:

σсм = T / ((H – t)×L×(D / 2)).


Расчет шлицевого соединения

Шлицевые соединения обеспечивают хорошее центрирование ступицы на валу, а так же способны передавать большие моменты вращения. По форме поперечного сечения различают прямобочные соединения по ГОСТ 1139-80, эвольвентные по ГОСТ 6033-80 с углом профиля 30°, а так же треугольные шлицевые соединения.

Исходные данные:

b – ширина шлица, в миллиметрах;

Н – высота шлица, в миллиметрах;

L – рабочая длина шлица, в миллиметрах;

n – количество шлицев;

D – диаметр вала, в миллиметрах;

T – крутящий момент на валу, в ньютон×метр.

РАСЧЕТ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Ширина шлица b, мм

Высота шлица H, мм

Длина шлицев L, мм

Количество шлицев n

Диаметр вала D, мм

Момент на валу Т, Н*м


Напряжения среза в шлице τ, МПа

Напряжения смятия σсм, МПа

Шлицевое соединение

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

Напряжения среза в шлицах:

τ = T / (0.7×b×n×L×(D / 2));

Напряжения смятия:

σсм = T / (0.7×H×n×L×(D / 2)).


Расчет фланцевого соединения

Фланцевые соединения соосных валов могут применяться в тяжело нагруженных валопроводах, обеспечивают точную центровку, но имеют большие габариты по сравнению со штифтовыми соединениями. Данный алгоритм рассчитывает оптимальный диаметр призонной части болтов фланцевого соединения исходя из условия равнопрочности вала и крепежных деталей, а так же рассчитывает напряжения среза в болтах.

Исходные данные:

D1 – диаметр вала, в миллиметрах;

D2 – диаметр фланца по крепежным отверстиям, в миллиметрах;

n – количество болтов;

d – диаметр призонной части болта, в миллиметрах;

T – крутящий момент на валу, в ньютонах×метр.

РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Диаметр вала D1, мм

Диаметр фланца по отверстиям D2, мм

Количество болтов n

Диаметр призонной части болта d, мм

Момент на валу Т, Н*м


Расчетный диаметр призонной части болтов dрасч, мм

Напряжения среза в болтах τ, МПа

Фланцевое соединение

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

Расчетный диаметр призонной части болтов:

dрасч = ((D1 3) / (2n×D2))0,5;

Напряжения среза:

τ = 8T / (π×d 2&timesD2×n).


Расчет штифтового соединения

Штифтовые соединения применяют для соединения деталей, передающих относительно небольшие нагрузки. По форме различают цилиндрические штифты, устанавливаемые с натягом и конические, обеспечивающие разъемное, самоцентрирующееся с высокой точностью соединение двух деталей.

Исходные данные:

D – диаметр вала, в миллиметрах;

d – диаметр штифта, в миллиметрах;

T – крутящий момент на валу, в ньютонах×метр.

РАСЧЕТ ШТИФТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Диаметр вала D, мм

Диаметр штифта d, мм

Момент на валу Т, Н*м


Напряжения среза в штифтах τ, МПа4

Штифтовое соединение

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

Напряжение среза в штифтах:

τ = 4T / (π×d 2×D).


Расчет посадки с натягом

Соединение деталей с натягом получают в результате их предварительной тепловой или механической деформации. Это неразъемный вид соединения и применяется, как правило, исходя из соображения технологичности изготовления изделия. Представленный расчет определяет контактное давление посадки с натягом вала и втулки из разнородных материалов и произвольных диаметров. Для дальнейшего вычисления напряжений в соединяемых деталях по рассчитанному контактному давлению, можно воспользоваться онлайн расчетом толстостенных труб.

Исходные данные:

D1 – внутренний диаметр вала, в миллиметрах;

D2 – номинальный наружный диаметр вала / внутренний диаметр втулки, в миллиметрах;

D3 – наружный диаметр втулки, в миллиметрах;

Δ – величина натяга (разность между наружным радиусом вала и внутренним радиусом втулки), в миллиметрах;

Евмодуль упругости вала, в паскалях;

νвкоэффициент Пуассона вала;

Ен – модуль упругости втулки, в паскалях;

νн – коэффициент Пуассона втулки;

РАСЧЕТ ПОСАДКИ С НАТЯГОМ

Диаметр D1, мм

Номинальный диаметр D2, мм

Диаметр D3, мм

Натяг Δ, мм

Модуль упругости вала Ев, Па

Коэффициент Пуассона вала νв

Модуль упругости втулки Ен, Па

Коэффициент Пуассона втулки νн


Контактное давление, МПа

Составная труба с посадкой

www.caetec.ru

©Copyright Кайтек 2020

заказать расчет прочности

©ООО”Кайтек”, 2020. Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, может осуществляться лишь с разрешения автора (правообладателя) и только при наличии ссылки на сайт www.caetec.ru