Шпоночное соединение. Общие сведения. Расчёты на прочность

Шпоночные соединения предназначены для передачи вращающего момента от вала к ступице насаженной на него детали и наоборот. Соединения делятся на ненапряжённые с призматическими, сегментными и цилиндрическими шпонками и напряжённые-с клиновыми шпонками.

Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость изготовления, простота сборки и разборки.

Недостатки: снижение усталостной прочности вала из-за наличия шпоночного паза и отсутствие полной взаимозаменяемости. Необходимость подбора или ручной пригонки ограничивает их применение в крупносерийном и массовом производстве. Размеры всех типов шпонок установлены соответствующими стандартами.

Виды шпонок:

1. Призматические имеют прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине h/b =1 для валов с диаметром 22 мм и h/b =0,5-для валов большего диаметра.

2. Сегментные более технологичны, обладают взаимозаменяемостью, не перекашиваются под нагрузкой.

Изготавливают шпонки из чистотянутых стальных прутков. В слабонагруженных механизмах применяют шпонки из углеродистых сталей 45, 50, 60, в нагруженных- из легированной стали 40Х с термообработкой до HRC 35…45.

Работают шпонки на срез и на смятие. Размеры шпонок установлены таким образом, что определяющими её прочность являются напряжения смятия. Расчёт ведётся в предположении равномерного распределения давления по боковой поверхности контакта шпонки с валом и ступицей. По назначенным размерам расчёт ведётся как проверочный:

Где -вращающий момент, Н*мм; -диаметр вала, мм; -рабочая длина шпонки, мм; –глубина врезания шпонки в ступицу, мм; -допускаемые напряжения смятия, МПа. Допускаемые напряжения при постоянной нагрузке ; при знакопеременной- .

Если условие прочности не выполняется, то можно выбрать шпонку большего стандартного сечения или увеличить её длину.

Если ступица детали имеет общую торцевую поверхность с валом, возможно образование соединения цилиндрическими шпонками.

Расчёт соединения ведётся по напряжениям смятия в предположении равномерного распределения усилий между шпонками

где z- число шпонок.

Напряжённые шпоночные соединения образуются клиновыми шпонками, которые обычно имеют уклон 1:100. Рабочими гранями этих шпонок являются не боковые, а верхние и нижние грани. По боковым граням имеется зазор. Клиновые шпонки могут передавать вращающий момент и осевую силу.

Дата добавления: 2015-06-04