Проверка прочности шпоночных соединений

<12 3 4 5 6 7 >

После завершения конструктивной компоновки редуктора, когда определены и уточнены окончательные размеры всех его деталей, деталей открытой передачи и муфты, выбран режим смазки зацепления и подшипников, проводят ряд проверочных расчетов, которые должны подтвердить правильность принятых конструкторских решений. Главным из таких расчетов является расчет шпоночных соединений.

Для передачи вращающего момента в основном применяют призматические шпонки, изготавливаемые из стали, имеющей (сталь 45, Ст6). Для относительно тонких валов допускается применение и сегментных шпонок. Призматические шпонки выполняют прямоугольного сечения со скругленными или плоскими концами. Стандарт предусматривает для каждого размера вала определенные размеры поперечного сечения шпонки.

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие и на срез. Проверке подлежат шпонки в местах посадки элементов открытой гибкой связи и зубчатых колес.

Условие прочности на смятие имеет вид

где - крутящий момент на валу, Нмм;

- диаметр вала в месте посадки шпонки, мм;

- рабочая длина шпонки, мм; для шпонки с плоскими торцами , при скругленных торцах ;

– стандартные размеры, определяемые по таблице 6.1, мм;

- допускаемое напряжение смятия, МПа; при стальной ступице и спокойной нагрузке ; при колебаниях нагрузки принимают значение на 20…25% меньше, т.е. ; при чугунной ступице приведенные значения следует снижать вдвое.

Рисунок 6.1 – Схема шпоночного соединения

Таблица 6.1 – Шпонки призматические

Диаметр вала d	Сечение шпонки	Фаска	Глубина паза	Длина l
b	h	вала t₁	ступицы t₂
Свыше 12 до 17			0,25…0,4	3,0	2,3	10…56
>> 17 >> 22			3,5	2,8	14…70
>> 22 >> 30			0,4…0,6	4,0	3,3	18…90
>> 30 >> 38			5,0	22…110
>> 38 >> 44		28…140
>> 44 >> 50			5,5	3,8	36…160
>> 50 >> 58			6,0	4,3	45…180
>> 58 >> 65			7,0	4,4	50…200
>> 65 >> 75			0,6…0,8	7,5	4,9	56…220
>> 75 >> 85			9,0	5,4	63…250
>> 85 >> 95		70…280
Примечания. 1.Длины призматических шпонок l выбирают из следующего ряда: 16 – 18 – 20 – 22 – 25 – 28 – 32 – 36 – 40 – 45 – 50 – 56 – 63 – 70 – 80 – 90 – 100 – 100 – 125 – 140 – 160 – 180 – 200 – 220 – 250. 2.Пример условного обозначения шпонки исполнения 1, размерами b = 16мм, h =10мм, l=50мм: Шпонка 16×10×50 ГОСТ 23360-78.

Длину шпонки выбирают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше (на 5…10мм) длины ступицы насаживаемой детали.

Если при проверке шпонки окажется значительно ниже , то можно взять шпонку меньшего сечения – как для вала предыдущего диапазона, но обязательно проверить ее на смятие. Если получится , то рациональнее перейти на посадку с натягом или принять две шпонки данного сечения, расположенные под углом 180⁰, при проверке принимают, что каждая шпонка передает половину нагрузки.