Разъемные соединения. Шпоночные и шлицевые (в том числе зубчатые) соединения

Шпоночные и зубчатые соединения служат для закрепления деталей на осях и валах. Такими деталями являются шкивы, зубчатые колеса, муфты, маховики, кулачки и т. д. Соединения нагружаются в основном вращающим моментом.

Соединение клиновыми шпонками

Рабочими являются широкие верхние грани шпонки. Передача крутящего момента от вала к ступице в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки. Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы. Это смещение вызывает дисбаланс и неблагоприятно сказывается на работе механизма при больших частотах вращения.

Прочность по смятию широкой грани:

Соединение призматическими шпонками

Момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия а в продольном сечении шпонки ‑ напряжения среза (рис. 6.2).

Для упрощения расчета допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, напряжения распределяются равномерно по высоте и длине шпонки, а плечо равнодействующей этих напряжений равно . Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде

,

У стандартных шпонок ГОСТ 23360-78 размеры и зависят от диаметра вала и подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому при расчетах обычно используют только формулу (6.1).