Шпоночные соединения. Общие сведения и область применения. Расчет на прочность

Шпон. соединения служат для закрепления деталей на осях и валах, их лучшей центрации. Все основ. виды шпонок можно разд. на клиновые (напряженные соединения) и призматические (ненапр.). размеры шпонок и допуски на них стандартизованы.

Призматич. шпонки широко применяют во всех областях МС. Простота конструкции, сравнительно ↓ стоимость. Требует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом. Момент передается с вала на ступицу боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия σ_см, а в продольном сечении шпонки – напряжения среза τ. Допущения: шпонка врезана в вал на ½ своей высоты, напряжения σ_см распределяются равномерно по высоте и длине шпонки, плечо равнодействующей этих напряжений ≈d/2. Условия прочности: σ_см=4Т/(hl_pd)≤[σ_см], τ=2Т/(bl_pd)≤[τ], [σ_см]=100…200МПа. У стандарт. шпонок размеры b, h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряж. смятия. поэтому при расчетах исп. ф-лу σ_см. Отриц. св-ва призматич. шпонок: соединение ослабляет вал и ступицу шпоночными пазами; концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки ↓ сопротивление усталости вала; прочность соединения ↓ прочности вала и ступицы. Соединение клиновыми шпонками характ.свободной посадкой ступицы на вал, расположением шпонки в пазе с зазорами по бок. граням, передачей вращ. момента от вала к ступице в основном силами трения, кот. образуются от запрессовки шпонки. Много недостатков, сейчас практически не используют.