Соединение клиновыми шпонками

Верхняя грань клиновой шпонки имеет уклон 1:100 и, как правило, загоняется между валом и ступицей детали ударами молотка. Это обеспечивает напряженность соединения. Передача вращающего момента от вала к ступице происходит в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки.

Недостатки соединения.

· Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы, что вызывает дисбаланс и сказывается на работе механизма на высоких скоростях вращения.

· Клиновая форма может вызвать перекос детали, обработка паза в ступице с уклоном часто требует индивидуальной подгонки шпонки по пазу.

Недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства.

Соединение призматическими шпонками

Соединение ненапряженное. Сюда относят и сегментные шпонки.

Соединение требует большой точности изготовления вала и отверстия ступицы. Часто посадка ступицы на вал производится с натягом. Вращающий момент T передается с вала на ступицу узкими боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия σ_см, а в продольном сечении шпонки – напряжения среза τ.

Полагая, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, а напряжения смятия распределяются по высоте и длине шпонки равномерно, можно записать условие прочности.

· На смятие:

,

где F_tb – окружное усилие; A_см – расчетная площадь смятия; d – диаметр вала; l_p – расчетная длина шпонки.

Для проектного расчета формулу записывают относительно расчетной длины шпонки, т.е. в виде:

Допускаемое напряжение смятия зависит от материала вала и ступицы, типа посадки, режима работы. Значение [σ_см] выбирают из таблиц.

Для неподвижных соединений:

- при переходных посадках [σ_см] = 80… 150 МПа;

- при посадках с натягом [σ_см] = 110… 200 МПа.

Меньшие значения для чугунных ступиц и при резких изменениях нагрузки. Большие значения для стальных ступиц.

Для подвижных (в осевом направлении) соединений допускаемое напряжение снижают до величины [σ_см] = 20… 30 МПа (от задирав).

· На срез:

,

где А_ср= bl_p – площадь среза шпонки; [τ] = 60…90 МПа – меньшие значения принимают при неравномерной или ударной нагрузке.

У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения и его прочность ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому при расчетах обычно используют расчет на смятие.

Соединение сегментной шпонкой

Для сегментной шпонки ее глубокая посадка обеспечивает ей большую устойчивость положения. Однако глубокий паз значительно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки применяют главным образом для закрепления деталей на малонагруженных участках вала, например, на концах валов.

Условие прочности на смятие:

.

Соединения с цилиндрической шпонкой (штифтом)

Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом. При больших нагрузках симметрично ставят две и более шпонки.

Условие прочности соединения цилиндрической шпонкой по напряжению смятия:

.

Дата добавления: 2014-01-20