Основные расчетные формулы

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Соединения призматическими шпонками проверяют по условию прочности на смятие и срез.

Условие прочности на смятие:

s_см = 2Т_к /(dl_pK) £ [s_см] (2)

где l_p - рабочая длина шпонки (при скругленных торцах l_p = l – b)

T_к - передаваемый (вращающий) момент;

d - диаметр вала;

К - справочный размер для расчета на смятие.

По этой формуле обычно проверяют напряжение в зоне контакта, определяют предельный вращающий момент или длину шпонки. Обычно длину шпонки принимают на 3-5 мм меньше длины ступицы.

Стандарты допускают использование для данного диаметра вала шпонок меньших размеров при значительной недогрузке шпоночного соединения, а также для ступенчатых и пустотелых валов.

Условие прочности на срез:

t_ср = 2 Т_к / (dbl_p) £ [t_ср] (3)

где b - ширина шпонки;

[t] - допускаемое напряжение на срез.

Соединения сегментными шпонками проверяют на смятие и срез.

s_см = 2Т_к / [d (h - t) l]£ [s_см] (4)

где l - длина шпонки

h – t - рабочая глубина паза в ступице

t_ср = 2 Т_к / (dbl) £ [t_ср] (5)

Соединения клиновыми шпонками проверяют на смятие

s_см = 12 Т_к / [b l_p (b + 6 f d)] £ [s_см] (6)

где f = 0,15 … 0,2 - коэффициент трения между шпонкой и

насаживаемой деталью.

На срез клиновые шпонки не проверяют

Если расчетные напряжения смятия и среза превышают допускаемые более чем на 5 %, то увеличивают длину шпонки и ступицы или устанавливают две шпонки. Призматические шпонки устанавливают под углом 180^о, сегментные - в один ряд по длине ступицы.

ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Многошпоночные соединения, в которых шпонки-зубья изготавливают совместно с валом, называют шлицевыми, или зубчатыми. Зубья шлицевого соединения имеют прямобочную, эвольвентную или треугольную форму.

Наибольшее распространение получили прямобочные и эвольвентные зубчатые соединения, применяемые как в подвижных, так и в неподвижных соединениях.

Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизованы. Их применяют в неподвижных соединениях тонкостенных втулок или пустотелых валов, передающих небольшой момент, а также при малых регулировочных поворотах детали.

В зависимости от режима работы стандартом ГОСТ 1139-80 (СТ СЭВ 188-75) предусмотрены три серии соединений с прямобочными зубьями: легкая, средняя, тяжелая (табл. 4).

Таблица 4 - Основные геометрические параметры шлицевых прямобочных