Расчет шпоночных соединений

При проектировании шпоночного соединения ширину и высоту h шпонок принимают по соответствующему ГОСТ, в зависимости от диаметра d вала. Длину ℓ шпонки принимают в зависимости от длины ступицы и согласовывают с ГОСТом на шпонки. Достаточность принятых размеров проверяют расчётом на прочность. Следовательно, расчёт шпоночных соединений на прочность осуществляется как проверочный.

Призматические шпонки рассчитываются на смятие и на срез:

;

;

где: М – передаваемый момент ;

d - диаметр вала;

К - глубина врезания шпонки в ступицу K = 0,4 h;

ℓ _{p –} рабочая длина шпонки со скруглёнными торцами.

При плоских торцах ℓ _p = ℓ. Здесь: ℓ – длина шпонки.

Поскольку при расчете шпонок принята упрощенная схема нагружения (не учитывается перекос шпонки в пазу вала и кромочные давления, рис.5.3), то допускаемые напряжения назначают с коэффициентом запаса 1,5…2,0 по отношению к пределу текучести наиболее слабого материала соединения.

Для упрощения расчётов принимают, что плечо сил, действующих на шпонку относительно осевой линии вала, равно радиусу вала d2. Призматические шпонки – врезные. Рабочими гранями являются их боковые более узкие грани. Для облегчения сборки предусматривается радиальный зазор. Призматические шпонки по сравнению с клиновыми обеспечивают большую точность, а по сравнению с сегментными – меньше ослабляют вал, т.к. врезаются на меньшую глубину.

Рис. 5.3 Схема нагружения шпоночного соединения

В табл. 5 приведены стандартные посадки призматической шпонки в пазы вала и ступицы.

Таблица 5

Посадки шпоночных соединений