Соединение вал-ступица

Передача вращающего момента Т в соединениях зубчатых колес с валами могут быть выполнены с использованием шпонок (призматических ГОСТ 23360-78 и сегментных ГОСТ 24071 - 80) или зубчатыми (шлицевыми) прямобочными по ГОСТ 1139 - 80 или эвольвентными по ГОСТ 6033 - 80 соединениями.

Соединения призматическими шпонками

Подбор шпонок производится по таблицам стандартов в функции диаметра вала d, определяющего ширину шпонки b и высоту h. Принимая величину допускаемых напряжений смятия [s_см] = 80…120 МПа, определяют рабочую длину шпонки (мм) по формуле:

l _р ³ 4× T ×10³/ (d × h × [s_см]).

Полная длина шпонки первого исполнения (со скругленными торцами)

l = l _р + b.

Полученное значение согласуется со стандартом (см. табл. П4.1) и принимается из ряда длин, указанного в этой таблице. Обозначение шпонки, например, для вала d = 48 мм. Шпонка 14´9´63 ГОСТ 23360-78.

Соединения сегментными шпонками

Размеры таких шпонок характеризуются фиксированным значением ее длины l, поэтому их расчет возможен только в виде проверочного:

s_см = 2 × Т × 10³ / (k × l × d) £ [s_см],

где k – высота площадки контактирования шпонки с пазом вала.

Соединения прямобочные зубчатые (шлицевые)

Применяются в случае недостаточной нагрузочной способности шпонками, поскольку производство таких соединений малыми сериями нерентабельно.

Расчеты таких соединений проводят как в проектном, так и в проверочном вариантах.

Проектный расчет сводится к выбору соединения по стандарту (предпочтительно легкой серии) в функции диаметра вала. По таблицам ГОСТ (см. табл. П4.2) устанавливаются: D – наружный диаметр, d – внутренний диаметр, размеры фасок f, число зубьев. Назначается способ центрирования. Далее принимая допускаемые напряжения смятия для неподвижных соединений [s_см] по табл. 6.1 [2], определяем необходимую длину соединения (мм):

l = 2 × Т × 10³ / (z × h × d _ср × [s_см]),

где d _ср – средний диаметр соединения, d _ср = 0,5 × (D + d); h – высота зуба, h = 0,5 × (D – d) – f (мм).