MASINAELEMENDID I

1. MASINAELEMENDID I Harjutustund nr 9 Liistliide ja hammasliide Шпоночное и шлицевое соединение A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

2. MASINAELEMENDID I Harjutustund nr 9 Tunni kava Liistliite olemus, eelised ja puudused, liistude põhitüübid ja prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimine Hammasliidete eelised ja puudused, rööphambumisega liite mõõtmed ja tolerantsid Hammasliidete tugevusarvutus Ülesanne 2. Hammasliite projekteerimine Kordamisküsimused A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

3. 1. Liistliite olemus, eelised ja puudused, liistude põhitüübid ja prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid Liistliite olemus LIISTLIIDE on liide pöördemomendi ülekandmiseks, kus ühendatud detailid on geomeetriliselt lukustatud lõikele/muljumisele töötava liistu abil.Шпонка - деталь, устанавливаемая в пазах двух соединяемых деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей. Основное назначение шпонки - передача крутящего момента от вала к ступице или наоборот. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

4. 1. Liistliite olemus, eelised ja puudused, liistude põhitüübid ja prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid Liistliite eelised ja puudused • Liistliite eelisteks on: • Lihtne konstruktsioon, st lihtne valmistada. • Mugav kokku panna ja lahti võtta. • 3. Madal hind. • Liistliite puudusteks on: • Liistusooned nõrgestavad liidetavaid detaile (pingekontsentraatorid). • Liidetavad detailid peavad olema samatelgsed, mida on raske tagada. • Liistliitega ülekantav pöördemoment on väike võrreldes hammasliitega. • Nurklõtku tekkimine reverseeritava koormuse korral 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

5. 1. Liistliite olemus, eelised ja puudused, liistude põhitüübid ja prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid Liistude põhitüübidТипы шпонок • PrismaliistudПризматические • KiilliistudКлиновые • SegmentliistudСегментные 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

6. 1. Liistliite olemus, eelised ja puudused, liistude põhitüübid ja prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid Tabel 1. Prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsidРазмеры и допуски элементов шпоночного соединения 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

7. 2. Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimineПроектирование шпоночного соединения Valida liist võlli ja hammasratta ühendamiseks. Võllile mõjuv pöördemoment M = 840 Nm. Võlli läbimõõt d 1 = 45 mm. Võlli ja rummu ühenduspikkus (rummu laius) lv = 70 mm. [S] = 3. Выбрать шпонку для соединения вала и шестерни *зубчатого колеса). Крутящий момент на валу M = 840 Nm. Диаметр вала d 1 = 45 mm. Длина ступицы lv = 70 mm. [S] = 3 lv 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

8. 2. Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimine Vastavalt DIN 6885 standardile: kuna võlli läbimõõt d1 = 45 mm, siis По стандарту DIN 6885 исходя из диаметра валаd1 = 45 mm выбирают размеры шпонки: w = 14 mm, h = 9 mm, t1 = 5,5 mm, t2 = 3,3 mm. (vt. Tabel 1. Prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsid).См Tabel 1. Liistu 14x9 pikkusДлина шпонки 14х9: mm. lt Valitakse l = 63 mm, sest s.o. liistu nimipikkus (arv eelisarvude reast) выбирается из ряда предпочтительных чисел (vt. Tabel 1. Prismaliistuga liite mõõtmed ja tolerantsidСм Tabel 1) Рабочая длина шпонки: lt = l – w = 63 – 14 = 49 mm s.o ümarate otstega liistu pikkus, mida kasutatakse tugevusarvutustes muljumisele. Lvõrdtugev = Lравнопрочный=(45...70) mm l 27.10.2014 1 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

9. 2. Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimine Arvutatakse muljumispingeРасчет напряжений смятия: MPa MPa Liistu, võlli ja rummu materjaliks on teras S355 (σy = ReH = 355 MPa). Lubatav muljumispinge []C = 120 MPa terasrummu ja rahuliku koormuse juures. Vahelduval koormusel vähendada lubatav muljumispinge 25% võrra ning löökkoormustel 40 – 50% võrra. Malmrummu puhul vähendada []C kaks korda.Если имеют место спокойные нагрузки и стальные детали, то []C = σy/ [S]= 355/3 =120 MPa.При переменных нашрузках уменьшить допускаемое напряжение при смятии на 25 %, при ударных на 40 – 50 %. Если материал ступицы чугун, то уменьшить допускаемое напряжение при смятии в два раза. lt Arvutustes üldjuhul eeldatakse, etВ этом задании предположительно: Antud ülesandes [S] ≈ 3. Vastasel juhul kasutatakse tugevusarvutustes muljumisele vahim voolepiir В противном случае: 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

10. 2. Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimine Kuna valitud liist ei rahulda tugevustingimust, lisatakse veel ühe liistu 180 nurga all.Seejärel tehakse liistliite kontroll muljumiseleТак как условие прочности на смятие не было выполнено для одной шпонки, добавляем вторую шпонку: Liistude paigaldus Расположение двух шпоночных пазов MPa< MPa Tugevuskontroll lõikeleПроверка шпочночного соединения с двумя шпонками на срез : MPa< MPa Vastus: liistu tugevustingimus lõikele ja muljumisele on täidetud. Ответ: при двух шпонках оба условия прочности и на срез и на смятие выполнены. 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

11. 2. Liistliite tugevusarvutus Ülesanne 1. Liistliite projekteerimine • Liistliite optimeerimine ühe liistu korral: • Оптимизация шпоночного соединения с одной шпонкой • Liistu lõikeõhtu vältiv pöördemoment: • Допускаемый момент из условия прочности на срез: Nm> 840 Nm 2. Liistu muljumisohtu vältiv pöördemoment Допускаемый момент из условия прочности на срез смятие: Nm< 840 Nm Nm< 840 Nm Selles ülesandes eeldatakse, et Järelikult ühe liistuga liistliite korral optimaalne moment oleks M=456 Nm. Допускаемый крутящий момент для соединения с одной шпонкой M=456 Nm. 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

12. 3. Hammasliidete eelised ja puudused, rööphambumisega liite mõõtmed ja tolerantsid HammasliideШлицевые соединения (зубчатые соединения вал-ступица) HAMMASLIIDE on liide pöördemomendi ülekandmiseks, kus ühendatud detailid ongeomeetriliselt lukustatudlõikele/muljumisele töötavate hammaste abil.Hammasliidet võib vaadelda kui paljude liistudega liistliidet! Преимущества: 1. лучшее центрирование деталей на валу; 2. большая нагрузочная способность соединения при одинаковых габаритах (более равномерное распределение давления по высоте зуба и больше поверхность); 3. большая усталостная прочность вала. 4. Шлицевые соединения применяются в качестве неподвижных и подвижных, допускающих осевое перемещение ступицы по валу. Недостатки:дорогие требуется закалка упрочнение зубьев. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

13. 3. Hammasliidete eelised ja puudused, rööphambumisega liite mõõtmed ja tolerantsid Hammasliidete eelised ja puudused • Hammasliidete EELISED: • Võimaldavad üle kanda suuri pöördemomente; • Hammaste kõrge täpsus ja pinnasildedus, kuna • töötlemisel kasutatakse standardseid instrumente • ja tehnoloogiaid; • 3. Hammasliidetes on võimalikud suured • teljesihilised liikumised; • 4. Võlli ja rummu parem tsentreeritus. • Hammasliidete PUUDUS on kõrgem hind: • Valmistamiseks vajatakse eritööpinke • 2. Hammaste pinnad tuleb karastada. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

14. 3. Hammasliidete eelised ja puudused, rööphambumisega liite mõõtmed ja tolerantsid Tabel 2. Rööphambumisega liite mõõtmed ja tolerantsidРазмеры и допуски прямобочного зубчатого соединения A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

15. 4. Hammasliidete tugevusarvutus Ülesanne 2. Hammasliite projekteerimineКонструирование шлицевого соединения Ülesande 1 jätk Valime kerge seeria hammasliide размеры шлицевого вала 8x42x46 (vt. Tabel 2). Hamba faasфаска зуба шлицаf = 0,4 mm ja hamba laius Ширина зубьев B = 8 mm. Materjal teras Материал сталь S355, Nõutav varutegur Требуемый коэф. запаса прочности [S] =3. Hammaste töökõrgusвысота поверхности контакта зубьев для прямобочных зубьев; mm ja keskmine raadiusсредний радиус mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

16. 4. Hammasliidete tugevusarvutus Hammasliite pikkus длина поверхности контакта зубьев L: 1.Muljumisohtu vältiv liite pikkusна смятие mm 2. Lõikeohtu vältiv liite pikkus На срез mm 3. Võlliga võrdtugeva hammasliite pikkusравнопрочность mm Hammasliite pikkuseks valitakse L = 70 mm. Требуемая длина поверхности контакта зубьев L = 70 mm. 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

17. 4. Hammasliidete tugevusarvutus Ülesanne 2. Hammasliite projekteerimine MuljumispingeНапряжения при смятии: MPa MPa, kus z – hammaste arv ja 0,25 võtab arvesse, et inseneripraktikast (SAE) on teada, et koormatud on vaid 25 % hammastest. Kui tegemist on rahulike koormustega ja vähem vastutusrikaste konstruktsioonidega, siis võib 0,25 asemele kasutada ka 0,5 ...0,75.Согласно SAE только 25% зубьев нагружены => Напряжение на самом нагруженном зубе в 4 раза больше!При спокойной нагрузке можно брать и 0,5 ... 0,75 вместо 0,25. LõikepingeНапряжения при срезе: MPa MPa Tuleb valida tugevam hammasvõll, kas suuremate mõõtmetega või teisest materjalist. Näiteks võib valida lõõmutatud ja parendatud (200°C juures) terase CASE HARDENING STEEL – AISI 8620, mille voolepiir on umbes σy = 660 MPa ja seega lubatav muljumispinge ehk kontaktpinge: MPa, ülekoormus on (227-220)/220x100%=3,2%< 5% (lubatav ülekoormus). A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

18. 4. Hammasliidete tugevusarvutus Ülesanne 2. Hammasliite projekteerimine Hammasliite optimeerimine Оптимизация шлицевого соединения: 1. Hammasliite lõikeõhtu vältiv pöördemoment:на срез Nm> 840 Nm 2. Liistu muljumisohtu vältiv pöördemoment На смятие: Hambafaasita hammasvõlli korral Nm Selles ülesandes eeldatakse, et Järelikult hammasliitele lubatav optimaalne moment hammasvõlli ja rummu materjali terase S355 korral oleks M=437 Nm. Допускаемый крутящий момент для шлицевого соединения из стали S355M=437 Nm. 27.10.2014 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut