§ 4.3. Расчет шпоночных соединений

Соединения тангенциальными шпоиками (рис. 4.4). Тангенциальные шпонки состоят из двух односкосных клиньев с уклоном 1:100 каждый. Работают узкими гранями. Вводятся в пазы ударом. Образуют напряженное соединение. Натяг между валом и ступицей создается в касательном (тангенциальном) направлении. Применяются для валов диаметром свыше 60 мм при передаче больших вращающих моментов с переменным режимом работы. В соединении ставят две пары тангенциальных шпонок под углом 120°. В современном производстве применяются ограниченно.
§ 4.3. Расчет шпоночных соединений
Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют на прочность. Размеры шпонок и пазов в ГОСТах подобраны так, что прочность их на срез и изгиб обеспечивается, если выполняется условие прочности на смятие, поэтому основной расчет шпоночных соединений — расчет на смятие. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят.
Соединения призматическими шпонками (рис. 4.5 и 4.1) проверяют по условию прочности на смятие:

 

 

Сила, передаваемая шпонкой, Ft = 2 T/d.
При высоте фаски шпонки /»0,06Л площадь смятия

 

 

 

 

 

 

 

 

где Τ — передаваемый момент; d — диаметр вала; (0,94Л — /|) — рабочая глубина паза в ступице (см. табл. 4.1); [а]см — допускаемое напряжение смятия (см. ниже); /р — рабочая длина шпонки; для шпонок с плоскими торцами /р = /, со скругленными торцами /р = /    
Если расчетное напряжение превышает допускаемое более чем на 5 %, то увеличивают длину шпонки и соответственно ступицы или шпоночное соединение заменяют шлицевым или соединением с натягом.
При проектировочных расчетах после выбора размеров поперечного сечения b и h по табл. 4.1 определяют расчетную длину шпонки /р по формуле (4.1).
Длину шпонки со скругленными торцами / = /р + /? или с плоскими торцами / = /р назначают из стандартного ряда (см. табл. 4.1). Длину ступица /от принимают на 8... 10 мм больше длины шпонки. Если длина ступицы больше величины 1,5 d, то шпоночные соединения заменяют шлицевым или соединением с натягом.

 

 

 

Соединения сегментными шпонками (см. рис. 4.2) проверяют на смятие:
 


 
где / — длина шпонки; (h — t) —рабочая глубина в ступице.
Сегментная шпонка узкая, поэтому в отличие от призматической ее проверяют на срез.