Глава 6. Расчет шпоночных соединений
Для передачи крутящего момента от вала к ступице и наоборот в стандартных редукторах используют призматические шпонки. Все размеры шпонок стандартизованы (ГОСТ 23360–78, табл. 6.1). Ширину шпонки b и высоту h выбирают по диаметру вала, длину lшп определяют по соотношению lшп = lст – 5...10 мм и уточняют по табл. 6.1. Длину ступицы детали (рис. 5.1) принимают равной
lст = (0,8…1,5)dвала.
После выбора шпонки выполняют проверочный расчет шпоночного соединения на смятие:
(6.1)
где T – крутящий момент на валу, Н·м;
d – диаметр вала, мм
h – высота шпонки, мм;
lp – рабочая длина шпонки, мм; lp = lшп – b;
[σсм] – допускаемые напряжения смятия, МПа;
[σсм] = 120...140 МПа – для стали; [σсм] = 70...90 МПа – для чугуна.
Пример расчета. Подобрать призматическую шпонку, крепящую зубчатое колесо на валу. Исходные данные для расчета: крутящий момент на валу Т = 400 Н·м;
диаметр вала d = 45 мм.
Длину ступицы колеса принимаем lст = 1,2d = 55 мм.
По ГОСТ 23360-78 (табл. 6.1) выбираем шпонку:
ширина шпонки b = 14 мм; высота h=9 мм;
длина lшп = lст – 5…10 мм =55 – 5 = 50 мм; в соответствии с рекомендациями ГОСТ
назначаем lшп = 50 мм, lр = 50 – 14 = 36 мм.
2. Выполняем проверочный расчет шпоночного соединения на смятие по ф–ле (6.1):
Все детали шпоночного соединения изготовлены из стали.
[σсм] = 120...140 МПа, условие прочности выполняется.
Таблица 6.1. Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78
Диаметр вала d, мм |
Сечение шпонки |
Фаска |
Глубина паза |
Длина, l |
||
b, мм |
h, мм |
вала, t1 |
ступицы, t2 |
|||
17...22 |
6 |
6 |
0,25...0,4 |
3,5 |
2,8 |
14...70 |
22...30 |
8 |
7 |
0,4...0,6 |
4 |
3,3 |
18...90 |
30...38 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
22...110 |
|
38...44 |
12 |
8 |
5 |
3,3 |
28...140 |
|
44...50 |
14 |
9 |
5,5 |
3,8 |
36...160 |
|
50...58 |
16 |
10 |
6 |
4,3 |
45...180 |
|
58...65 |
18 |
11 |
7 |
4,4 |
50...200 |
|
65...75 |
20 |
12 |
0,6...0,8 |
7,5 |
4,9 |
56...220 |
75...85 |
22 |
14 |
9 |
5,4 |
63...250 |
|
85...95 |
25 |
70...280 |
||||
Длины призматических шпонок: 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56;
63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200 мм.
Пример обозначения шпонки с размерами b = 18 мм, h = 11 мм, l = 110 мм:
шпонка 18х11х110 ГОСТ 23360-78.