а условие прочности записывают ввиде

где Τ— вращающий момент, Нм; d— посадочный диаметр, мм; /_р — рабочая длина шпонки (см. рис. 6.2), мм; к— глубина вреза­ния шпонки в ступицу, мм; [а]_сн = σ, jS —допускаемые напряже­ния смятия для более слабого материала шпонки, вала или ступи­цы, МПа; а. — предел текучести, МПа; S— коэффициент запаса.

При нереверсивной нагрузке, мало изменяющейся по вели­чине, принимают коэффициент запаса 5 = 1,9...2,3 , а при частых пусках и остановках — 5 = 2,9...3,5 ; при реверсивной нагрузке коэффициент запаса повышают на 30 %.

Если вал и ступица выполнены из стали, а шпонка — из наи­более часто применяемой чистотянутой стали 45, то принимают ст_г =350МПа. В случае применения для ступиц других материа­лов необходимо соответственно изменять предел текучести, на­пример, если ступица выполнена из серого чугуна СЧ 20, а вал и шпонка стальные, то принимают σ_τ =130МПа; подробнее о до­пускаемых напряжениях [σ]_№ см. [1].

Соединения сегментными шпонками. Сегментные шпонки (рис. 6.1, б и 6.2, в) по ГОСТ 24071-80 распространены меньше призматических; их применяют при серийном и более крупном масштабах производства.

Для сегментных шпонок пазы на валах обрабатывают диско­выми, калиброванными по ширине b фрезами с точностью и про­изводительностью большей, чем для призматических шпонок. Шпонки изготовляют из чистотянутых сегментных профилей. Паз в ступице получают так же, как в соединениях с призматиче­скими шпонками, долблением (строганием) или протягиванием одношлицевой протяжкой.

Достоинствами соединений с сегментными шпонками являются: простота конструкции; взаимозаменяемость и техноло­гичность (вследствие высокой точности изготовления не требует­ся ручной подгонки или подбора шпонки по пазу); устойчивое положение шпонки в глубоком пазу вала исключает возможность ее перекоса (выворачивания).

Недостатки: необходимость глубокой канавки под шпонку на валу ослабляет вал, а малая длина шпонок ограничи­вает нагрузочную способность соединения.

Сегментные шпонки характеризуются двумя основными па­раметрами (рис. 6.1, ό; 6.2, в): шириной b и диаметром заготовки D. При том же посадочном диаметре соединения d ширину b и глу­бину к врезания в ступицу выбирают так же, как для призматиче­ских шпоночных соединений. Высота шпонки h » 0,4jΌ , длина I ss D и расчетная длина l_p «I .