Шпоночные соединения Исполнитель

Шпоночные соединения

{spoiler=Далее}

Шпоночные соединения

         Шпоночные соединения служат для угловой фиксации деталей на вращающихся осях и валах и для передачи крутящего момента. Крутящий момент в шпоночном соединении детали с вращающейся осью невелик – он равен моменту трения в опорах оси. В шпоночных соединениях деталей с валом крутящие моменты могут достигать значительных величин, поэтому необходим расчет на прочность этих соединений.

Большинство шпоночных соединений являются неподвижными, но есть и подвижные, допускающие относительное осевое перемещение детали и вала.

         В общем машиностроении используются в основном соединения призматическими шпонками (рис. 25.3). Размеры призматических шпонок и размеры пазов на валу и ступице стандартизованы.

Рис. 25.3.

         Глубина паза в ступице детали больше, чем высота выступающей из вала части шпонки, так что между внешней плоскостью шпонки и внутренней поверхностью паза имеется зазор.

         Стандартные шпонки изготавливаются из углеродистой или легированной стали с пределом прочности σ_в не ниже 500 МПа.

         Большинство шпонок работает на смятие и срез. Крутящий момент передается с вала на деталь (или обратно) боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия σ_см, а в продольном сечении – напряжения среза τ (рис. 25.4).

У стандартных шпонок размеры подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия (в большинстве случаев b>h).        

При конструировании шпоночных соединений их размеры выбираются по стандарту в соответствии с диаметром вала и длиной ступицы детали. После этого производят проверочный расчет шпонки.

Рис. 25.4.

         При расчете призматической шпонки  для упрощения допускают, что шпонка выступает из вала на половину своей высоты, хотя по стандарту это не всегда так. Кроме того, предполагают, что плечо равнодействующей элементарных сил смятия равно половине диаметра вала. Рассматривая равновесие вала (или детали) при этих допущениях, получим условие прочности по напряжениям смятия:

где: Т – крутящий момент на валу;

d – диаметр вала;

h – высота шпонки (рис. 25.3)

l_p – рабочая длина шпонки (рис. 25.3).

        [σ_см] – допускаемое напряжение смятия; для неподвижных соеди-

                   нений [σ_см] = (100 4 180) МПа, для подвижных соедине-

                   ний (рис. 25.4) [σ_см] = (20 4 30) МПа.

Из условия прочности получим формулу проверочного расчета по напряжениям смятия:

£               (25.5)

{/spoilers}