§ 6.2. Материал шпонок и допускаемые напряжения
Стандартные шпонки изготовляют из чистотянутых стальных прутков — углеродистой или легированной стали с пределом прочности аь не ниже 500 МПа. Значение допускаемых напряжений зависит от режима работы, прочности материала вала и втулки, типа посадки втулки на вал.
Для неподвижных соединений допускают:
при переходных посадках [асм] = 80...150 МПа;
при посадках с натягом [асм]= 110...200 МПа.
Меньше значения для чугунных ступиц и при резких изменениях нагрузки.
В подвижных (в осевом направлении) соединениях допускаемые напряжения значительно снижают в целях предупреждения задира и ограничения износа.
При этом принимают [асм] = 20...30 МПа.
§ 6.3. Оценка соединений призматическими шпонками и их применение
Призматические шпонки широко применяют во всех отрас¬лях машиностроения. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость — главные достоинства этого вида соединений.
Отрицательные свойства: соединение ослабляет вал и ступицу шпоночными пазами; концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки снижает сопротивление усталости вала; прочность соединения ниже прочности вала и ступицы, в осо¬бенности при переходных посадках или посадках с зазором. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстро¬ходных динамически нагруженных валов. Технологическим недостатком призматических шпонок является трудность обеспечения их взаимозаменяемости, т. е. необходимость пригонки или подбора шпонки по пазу, что ограничивает их применение
в крупносерийном и массовом производстве. Пригонкой стремятся обеспечить устойчивое положение шпонки в пазах, так как перекос (выворачивание) шпонки значительно ослабляет соединение. Сегментная шпонка с глубоким пазом в этом отношении обладает преимуществом перед простой призматической шпон¬кой. Ее предпочитают применять при массовом производстве.
§ 6.4. Общие замечания по расчету шпоночных соединений
Все размеры шпонок и допуски на них стандартизованы. Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала опре¬деленные размеры поперечного сечения шпонки. Поэтому при проектйых расчетах размеры Ъ и h берут по справочнику и определяют /. Расчетную длину шпонки округляют до стандартного размера, согласуясь с размером ступицы.
Полученные выше расчетные формулы не учитывают влия¬ния сил трения, которые образуются в соединении при посадках с натягом. Эти силы трения частично разгружают шпонку и учитываются при выборе допускаемых напряжений (см. выше).