35. Расчёт сегментных шпонок.
Сегментная шпонка является разновидностью призматической шпонки, так как принцип работы этой шпонки подобен принципу работы призматической шпонки. Глубокая посадка шпонки обеспечивает ей более устойчивое положение, чем у простой призматической шпонки.
Аналогично соединению с призматической шпонкой для сегментной шпонки получим
Расчёт на срез
где Т — крутящий момент; d - диаметр вала; b и ld - соответственно ширина и рабочая длина шпонки; k – справочный размер для расчета на смятие; σsm и [σsm] - расчетное и допускаемое напряжения на смятие для шпоночного соединения; τc и [τc] – расчетное и допускаемое напряжение на срез для шпонки.
36. Соединения клиновыми шпонками.
Клиновые шпонки – односкосные самотормозящие клинья с уклоном 1:100. При установке шпонки в паз с натягом создаётся соединение, которое может передавать и осевую силу. При установке клиновой шпонки в соединении возникают распорные радиальные силы, которые нарушают центровку деталей на валу вследствие односторонней выборки посадочного зазора. Поэтому клиновые шпонки применяют в передачах с малыми скоростями. Недостатком также является сложность изготовления шпоночного паза ступицы с уклоном. Разновидности клиновой шпонки: клиновая с закругленными или плоскими концами, клиновая с головкой и плоским торцом; фрикционная.
Соединения клиновыми шпонками проверяют на смятие.
Допущения при расчете: шпонка поставлена с предварительной затяжкой; сила давления втулки на шпонку от действия передаваемого крутящего момента распределена по ширине, как показано на рисунке б.
Прочность на смятие широкой грани в соединении одной шпонкой определяется по формуле
где f = (0,15…0,20) – коэффициент трения между шпонкой и насаживаемой деталью, когда поверхности сухие, вал и шпонка стальные, втулка стальная или чугунная.
Прочность на смятие двумя шпонками, поставленными диаметрально противоположно, определяется по формуле:
37. Соединения тангенциальными шпонками.
В поперечном сечении соединения шпонка одной своей широкой стороной b располагается касательно к окружностям вала и втулки. Для создания напряжённого соединения, обеспечивающего стабильное положение втулки относительно вала, и в случае реверсивного вращения следует ставить две шпонки, располагая их под углом 90–135° по окружности вала и навстречу одна другой. Шпонка состоит из двух односкосных одинакового уклона клиньев, составленных таким образом, что узкие грани величиной t (они являются рабочими) – параллельны. Параллельность рабочих граней тангенциальных шпонок позволяет изготовлять пазы на валу и во втулке без уклона.
Допущения при расчете: всю нагрузку шпонка передаёт узкой гранью; трение на поверхности соприкосновения втулки с валом, вызванное затяжкой обеих шпонок из-за невозможности определения величины силы трения, не учитывается. Прочность узкой грани на смятие проверяется по формуле
где t – толщина шпонки; c – ширина фаски.
Тангенциальные шпонки стандартизованы для валов диаметром d более 60 мм. Учитывая, что между шириной b и глубиной t паза существуют определенные соотношения: ширина паза b равна половине длины хорды сегмента, стрела которого равна t, в соединениях деталей меньших диаметров нормальными шпонками, можно принимать t = (0,115…0,066)d и b = (0,32…0,248)d соответственно.
