Выбрать тип стандартного шпоночного соединения конического зубчатого колеса с валом. Подобрать размеры шпонки. Привести

Выбрать тип стандартного шпоночного соединения конического зубчатого колеса с валом. Подобрать размеры шпонки. Привести условное обозначение. Известно: диаметр вала d; передаваемый вращающий момент T; материал зубчатого колеса Сталь 40Л, предел текучести σт=320 МПа; нагрузка переменная реверсивная; допускаемый коэффициент прочности s, допускаемое напряжение на срез τср. № варианта T, H∙м d, мм s τср, МПа 4-12 59 20 3,6 60

1) Призматическая шпонка
Призматические шпонки рассчитываются на смятие
Условие прочности:
σсм=2∙Td∙(h-t1)∙lр≤σсм
h - высота шпонки, мм;
t1 - глубина паза в валу, мм;
lр – рабочая длина шпонки, мм.
Для наиболее распространенного исполнения 1 шпонки lр=l-b
b – ширина шпонки.
Для диаметра d=20 мм по ГОСТ 23360-78 предусмотрены следующие параметры шпонки:
b=6 мм, h=6 мм, t1=3,5 мм.
σсм=σпредs
Для стальной ступицы σсм=100 МПа
Определим рабочую длину шпонки:
lр≥2∙Td∙(h-t1)∙σсм=2∙59∙10320∙(6-3,5)∙100=23,6 мм
l=lр+b=29,6 мм.
Рабочую длину призматической шпонки выберем из ряда:
l=30 мм .
Обозначение рассчитанной призматической шпонки:
Шпонка 6х6х30 ГОСТ 23360-78
2) Сегментная шпонка
Сегментные шпонки проверяют на смятие
σсм=2∙Td∙(h-t1)∙l≤σсм
и на срез
τср=2∙Td∙l∙b≤τср
t1 - глубина паза в валу, мм;
h - высота шпонки, мм;
b – ширина шпонки.
l –длина шпонки, принимается l=0,95∙D, мм.
Для диаметра d=20 мм по ГОСТ 24071-80 предусмотрены следующие параметры шпонки:
b=5 мм, h=7,5 мм, D=19 мм, t1=5,5 мм.
l=0,95∙D=18,05 мм
Проверим работоспособность данной шпонки:
Шпонка 5х7,5 ГОСТ 24071-80
Проверка на смятие:
σсм=2∙Td∙(h-t1)∙l≤σсм
σсм=2∙59∙10320∙(7,5-5,5)∙18,05≤100→163,435 МПа≥100 МПа
Работоспособность сегментная шпонка на смятие не прошла.
τср=2∙Td∙l∙b≤τср
τср=2∙59∙10320∙18,05∙5≤τср→65,374 МПа≥60 МПа
Работоспособность сегментная шпонка на срез не прошла.
Сегментная шпонка непригодна.
Таким образом, для соединения конического зубчатого колеса с валом принимаем шпоночное соединение призматической шпонкой исполнения 1 со следующими параметрами: b=6 мм, h=6 мм, t1=3,5 мм, lр=30 мм.
Обозначение шпонки:
Шпонка 6х6х30 ГОСТ 23360-78

.
Обозначение рассчитанной призматической шпонки:
Шпонка 6х6х30 ГОСТ 23360-78
2) Сегментная шпонка
Сегментные шпонки проверяют на смятие
σсм=2∙Td∙(h-t1)∙l≤σсм
и на срез
τср=2∙Td∙l∙b≤τср
t1 - глубина паза в валу, мм;
h - высота шпонки, мм;
b – ширина шпонки.
l –длина шпонки, принимается l=0,95∙D, мм.
Для диаметра d=20 мм по ГОСТ 24071-80 предусмотрены следующие параметры шпонки:
b=5 мм, h=7,5 мм, D=19 мм, t1=5,5 мм.
l=0,95∙D=18,05 мм
Проверим работоспособность данной шпонки:
Шпонка 5х7,5 ГОСТ 24071-80
Проверка на смятие:
σсм=2∙Td∙(h-t1)∙l≤σсм
σсм=2∙59∙10320∙(7,5-5,5)∙18,05≤100→163,435 МПа≥100 МПа
Работоспособность сегментная шпонка на смятие не прошла.
τср=2∙Td∙l∙b≤τср
τср=2∙59∙10320∙18,05∙5≤τср→65,374 МПа≥60 МПа
Работоспособность сегментная шпонка на срез не прошла.
Сегментная шпонка непригодна.
Таким образом, для соединения конического зубчатого колеса с валом принимаем шпоночное соединение призматической шпонкой исполнения 1 со следующими параметрами: b=6 мм, h=6 мм, t1=3,5 мм, lр=30 мм.
Обозначение шпонки:
Шпонка 6х6х30 ГОСТ 23360-78