Соединения сегментными шпонками.
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 стг =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 στ =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 lp «I .