Шпоночные соединения

А. Виды шпоночных соединений

Шпоночным называется разъёмное соединение составных деталей изделия с применением шпонок. Шпоночное соединение (рис. 49) включает в себя шпонку 1, закладываемую в пазы вала 2 и ступицы 3, которая надевается на вал детали (шкива, зубчатого колеса и т.п.). Шпоночные соединения могут быть подвижными и неподвижными и служат для предотвращения относительного поворота ступицы и вала при передаче крутящего момента.

Форма и размеры шпонок, как правило, стандартизированы, а их применение зависит от условий работы соединяемых деталей и диаметров посадочных поверхностей.

Общий вид шпоночного соединения

Рис. 49. Общий вид шпоночного соединения:

1 - шпонка; 2 - вал; 3 - ступица

Шпоночные соединения подразделяются на напряжённые и ненапряжённые.

Под напряжённым понимается такое соединение, в котором действуют внутренние силы упругости, вызванные предварительной затяжкой (до приложения внешней нагрузки). Такое соединение обеспечивается стандартными клиновыми и тангенциальными шпонками с уклоном 1:100, обеспечивающими самоторможение.

Ненапряжённое шпоночное соединение осуществляется простыми или направляющими призматическими и сегментными шпонками. Наибольшее применение нашли неподвижные ненапряжённые шпоночные соединения.

Неподвижное соединение простой призматической шпонкой 3 показано на рис. 50, а. Такие шпонки обеспечивают передачу крутящего момента, но не могут воспринимать осевые нагрузки.

Неподвижные шпоночные соединения

Рис. 50. Неподвижные шпоночные соединения:

а - простой призматической шпонкой; б - сегментной шпонкой; в) - направляющей призматической шпонкой: 1 - вал; 2 - ступица; 3 - простая призматическая шпонка; 4 - сегментная шпонка; 5 - направляющая призматическая шпонка; 6 -винт

Сегментные шпоночные соединения при помощи сегментной шпонки 4 (рис. 50, б) более технологичны, удобны при сборочных работах, однако глубокий шпоночный паз значительно ослабляет вал, поэтому такие соединения применяются при передаче небольших крутящих моментов или для фиксации деталей на осях.

Шпоночные соединения с помощью направляющих шпонок 5 (рис. 50, в) закладываются в шпоночный паз и фиксируются в нём винтами 6.

На рабочих чертежах, в зависимости от принятой базы обработки и измерения, должен указываться один размер для вала t или d - f, а для ступицы d + f|.

В машинах и механизмах лесного хозяйства основное применение нашли шпоночные соединения с простыми призматическими шпонками.

Б. Расчёт шпоночных соединений

Основными критериями работоспособности призматических шпоночных соединений являются прочность шпонки на срез и прочность соединений на смятие. Расчётная формула на срез шпонки (рис. 51) имеет вид

где Мп - крутящий момент;

*7- диаметр вала;

Fq, - площадь среза.

РасчСт шпоночного соединения

Рис. 51. РасчСт шпоночного соединения

Для простоты расчёта предполагается, что плечо сил, действующих на шпонку, можно принять равным 0,5

где b — ширина шпонки;

/ - рабочая длина шпонки.

Расчётная формула шпоночного соединения на смятие имеет вид

где Fat - площадь смятия.

Площадь смятия определяется по формуле

где (Л-/,) - высота площадки смятия.

Длина шпонок / выбирается в соответствии с длиной ступицы. Обычно она должна быть на 3... 10 мм меньше длины ступицы.

Допускаемые напряжения. По действующим стандартам шпонки изготавливаются из сталей с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа (Н/мм2). Допускаемые напряжения на смятие для неподвижны шпоночных соединений принимаются в зависимости от предела текучести

где (Тх - предел текуческти;

п - допускаемый запас прочности.

Допускаемый запас прочности зависит от вида нагрузки и составляет: при постоянной нереверсивной нагрузке п - 1,9...2,3; при переменной нереверсивной нагрузке п = 2,9...3,5; при реверсивной нагрузке значения п увеличиваются на 30%.

Для чугунных ступиц допускаемое напряжение [асм] = 70... 100 МПа (Н/мм2). Для подвижных соединений оно уменьшается в 3...4 раза.

Допускаемые напряжения на срез для шпонок принимаются в пределах

ср] = 60...100 МПа (Н/мм2).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >