Геометрические параметры шпоночных соединений

Основные параметры призматических шпоночных соединений указаны на рис.1.33 и 1.34, где h –высота шпонки; b – ширина шпонки; l – общая длина шпонки, l_p=l-b – рабочая длина шпонки; t₁ – глубина паза на валу; t₂ – глубина паза в ступице; d – диаметр вала.

Рис.1.34 – Параметры призматической шпонки

Размеры сечения шпонки и глубина пазов принимаются по стандарту в зависимости от диаметра вала d.

Стандартные шпонки изготавливаются из среднеуглеродистой чистотянутой стали марок Ст6, 45, 50. Допускаемое напряжение при смятии МПа, а при срезе МПа.

Расчет шпоночных соединений

Шпонки выбираются по таблице ГОСТов в зависимости от диаметра, а затем соединения проверяют на прочность.

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Размеры шпонок и шпоночных пазов подобраны так, что прочность на срез обеспечивается, если для соединения выполняется условие прочности на смятие. Поэтому основной расчет шпоночных соединений – это расчет на смятие (рис.1.35).

Рис.1.35 – К расчету на прочность соединения с призматическими шпонками

На смятие рассчитывают выступающую из вала часть шпонки, которая имеет меньшую площадь смятия.

где F_t – сила, передаваемая шпонкой, , (Н);

T – вращающий момент, Нм;

A – площадь смятия, мм²;

h_раб=h-t- рабочая высота шпонки, мм;

l_раб=l-b – рабочая длина шпонки, мм;

d – диаметр вала, мм.

Следовательно

Условия прочности по напряжениям среза

где А_ср= (мм²) – площадь среза.

Следовательно

При проектировании из условия прочности находят расчетную длину l_р шпонки. Полную длину l=(l_p+b) с округлением до ближайшего значения определяют по стандарту.

Шлицевые соединения

Общие сведения

Шлицевые соединения образуют выступы (зубья) на валу, входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступа (рис.1.36).

Рис.1.36 – Шлицевое соединение (а) и его детали (б)

1 – вал шлицевой (зубчатый), 2 – ступица со шлицами (зубьями)

Шлицевое соединение представляет собой фактически многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены за одно целое с валом.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

– высокая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта;

– способность точно центрировать соединяемые детали;

– меньшее число соединяемых деталей;

– взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке).

К недостаткам шлицевых соединений относится более сложная технология изготовления, а, следовательно, более высокая их стоимость.