8 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений

Для соединения деталей с валами выбираем шпонки призматические со скругленными концами, изготовленные из стали 45.

Размеры сечений шпонок, пазов и длины подбираем по ГОСТу 23360-78, [1,с.169, табл.8.9].

Шпонки проверяем на смятие из условия прочности:

, (87)

где М - вращающий момент на соответствующем валу, (ПЗ, табл.1);

d_в – диаметр вала под шпонкой, (ПЗ, п.3);

b,h,t₁,ℓ – размеры шпонки;

- допускаемое напряжение смятия.

Ведущий вал

Шпонка под полумуфтой:

Исходные данные

М₁ – вращающий момент на ведущем валу, М₁=51,97 Н·м, (ПЗ, табл.1);

d_в1 – диаметр вала под полумуфту, d_в1=25 мм, (ПЗ, п.3);

b – ширина шпонки, b =8 мм, [1, с. 169, 170 ];

h – высота шпонки, h =7 мм, [1, с. 169, 170 ];

t₁ – глубина паза вала, t₁ =4,0 мм, [1, с. 169, 170 ];

ℓ _ст – длина ступицы полумуфты, ℓ _ст=60 мм, (ПЗ, п.3);

ℓ_ш – принимаем длину шпонки, ℓ_ш =50 мм, [1, с.169,170].

[σ_см] – допускаемое напряжение смятия, т.к. ступица чугунная и предусматривая возможность легких толчков, [σ_см]=40 МПа, [1, с. 310].

Определяем процент недогрузки

(88)

Условие σ_см <[ σ_см] выполнено.

Ведомый вал:

Из двух шпонок под зубчатым колесом и ведущей звездочкой цепной передачи более нагружена вторая.

Шпонка под ведущей звездочкой

Исходные данные:

М₂ – вращающий момент на ведомом валу, М₂=155,63 Н·м, (ПЗ, табл.1);

d_в2 – диаметр вала под звездочкой, d_в2=38 мм, (ПЗ, п.3);

b – ширина шпонки, b =10 мм, [1, с. 169, 170 ];

h – высота шпонки, h =8 мм, [1, с. 169, 170 ];

t₁ – глубина паза вала, t₁ =5,0 мм, [1, с. 169, 170 ];

ℓ_ст – длина ступицы звездочки, ℓ_ст=55 мм, (ПЗ, табл.5);

ℓ_ш – принимая длину шпонки, ℓ_ш =45 мм, [1, с.169,170].

[σ_см] – допускаемое напряжение смятия, т.к. ступица стальная и возможности легких толчков, [σ_см]=90 МПа, [1, с. 310].

Определяем процент недогрузки

(89)

Условие σ_см <[ σ_см] выполнено.

Шпонка под зубчатым колесом:

Исходные данные:

М₂ – вращающий момент на ведомом валу, М₂=155,63 Н·м, (ПЗ, табл.1);

d_к2 – диаметр вала под зубчатым колесом, d_к2=50 мм, (ПЗ, п.3);

b – ширина шпонки, b =14 мм, [1, с. 169, 170];

h – высота шпонки, h =9 мм, [1, с. 169, 170];

t₁ – глубина паза вала, t₁ =5,5 мм, [1, с. 169, 170];

ℓ_{ст к} – длина ступицы колеса, ℓ_{ст к}=60 мм, (ПЗ, п.4);

ℓ_ш – принимаем длину шпонки, ℓ_ш =50 мм, [1, с. 169,170].

[ σ_см] – допускаемое напряжение смятия, т.к. ступица стальная, [σ_см]=100 МПа, [1, с. 310].

Шпонку под колесом принимаем без проверки, т.к. если выдерживает шпонка под звездочкой, то выдержит шпонка и под колесом.

Полученные данные приводим в таблице.

Таблица 7

Положение шпонки	Размеры, мм					Недогрузка, %	Стандарт
	b	h	t1	ℓ ш	t2		ГОСТ 23360-78
Под полумуфтой	8	7	4,0	50	3,3	17,5
Шпонка под ведущей звездочкой	10	8	5,0	45	3,3	13,3
Шпонка под зубчатым колесом	14	9	5,5	50	3,8	-

[1,с.169  220, 310].

Методические указания

Шпонки, устанавливаемые на концах валов можно принять с одним скруглением, тогда проверку на смятие произвести по формуле:

При выборе допускаемого напряжения смятия учитывать материал ступицы и характер нагрузки. Длина шпонки назначается из стандартного ряда на 5-10мм меньше длины ступицы, [1, с.169].