Расчет шпоночных соединений

Шпоночные соединения используют для передачи крутящего (вращающего) момента Т не только в неподвижных, но и в подвижных соединениях (там, где есть перемещение детали вдоль оси вала). Различают соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками (Рис. 15). Клиновые шпонки применяют только для неподвижных соединений. Сегментные шпонки используют при малых моментах и малых диаметрах валов.

L h t   b   R lp	RШП t h   b   lp
а	б

Рис. 15 Вал с призматической (а) и сегментной (б) шпонкой

Соединения с призматическими шпонками стандартизованы по ГОСТ 23360-78. Каждому диаметру вала d соответствуют определенные размеры шпонки b и h . Глубину к врезания шпонки в ступицу принимают:

к = 0,43 h при d < 40 мм,

к = 0,47 h при d ≥ 40 мм.

При стандартизации размеры соединения назначены таким образом, чтобы нагрузочную способность соединения ограничивали напряжения смятия σ_см на боковых гранях шпонки. В проектном расчете находят требуемую рабочую длину шпонки l_р , в проверочном расчете проверяют достаточность этой длины.

В расчете распределение σ_СМ условно полагают равномерным. Согласно условию:

,

где Т – вращающий момент на валу, σ_см – напряжения смятия в шпонке, [σ] _см – предел прочности на смятие.

Определяется расчетная длина шпонки:

Допускаемое напряжение [σ]_СМ, назначают по справочным таблицам.

Полная длина шпонки L при округленных концах равна L = l_P + b

Длину L округляют до значения - по ГОСТ 23360-78.

Изготавливают шпонки из чистотянутой стали 45 или стали Ст6 (возможно применение иных сталей с σ ≥ 600 МПа).