Шпоночные соединения.

Шпоночные соединения служат для передачи крутящего момента от вала к ступице насаженной на него детали.

Достоинства: простота конструкции, сравнительно низкая стоимость и сравнительная легкость монтажа и демонтажа.

Недостатки: шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали, низкая несущая способность, низкая технологичность.

Напряженные шпоночные соединения

1. Соединения клиновой шпонкой.

Рис 2.18 Соединение клиновой шпонкой

Соединение характеризуется свободной посадкой (посадка с зазором вала и ступицы). Рабочими гранями являются верхняя и нижняя. По боковым граням – зазор. Передача крутящего момента осуществляется силами трения на рабочих поверхностях шпонки.

Достоинства: простота конструкции, низкие требования по точности диаметра вала и диаметра отверстия, низкая стоимость.

Недостатки: запрессовка шпонки смещает центр вала относительно центра ступицы на величину , следовательно, возникают радиальные биения. Соединения нетехнологично, т.к. требуется подгонка по месту.

2. Фрикционная шпонка – разновидность клиновой шпонки.

Достоинства: позволяет фиксировать вал и ступицу в произвольном положении. Предохраняет от перегрузок.

Ненапряженные шпоночные соединения

1. Соединения призматической шпонкой.

Соединение характеризуется напряженной или переходной посадкой на вал ступицы. Рабочими поверхностями шпонки являются боковые грани шпонки. По верхней грани – зазор. Экспериментально установлено, что основными видами разрушения являются срез и смятие шпонки.

Рис 2.19 Соединение призматической шпонкой.

Расчет на срез

Рис 2.20Расчетная схема соединения призматической шпонкой

- рабочая длина шпонки.

Расчет на смятие

- передаваемый крутящий момент;

- диаметр вала в месте установки шпонки;

Для шпонки с плоскими торцами . При скругленных торцах

Шпонки стандартизованы. Размеры шпонок назначают таким образом, что они являются равнопрочными. Поэтому достаточен расчет на смятие

Условное обозначение (ГОСТ 23360-78):

2. Сегментная шпонка.

Рис 2.21 Соединение сегментной шпонкой

Достоинства: более взаимозаменяемое, глубокий паз обеспечивает устойчивое положение шпонки.

Недостатки: глубокий паз ослабляет вал, сильно низкая нагрузочная способность.

Соединение стандартное.

Материалы и допускаемые напряжения

Стандартные шпонки изготавливают из стальных прутков с пределом прочности . Для этого используются качественные углеродистые и легированные стали. Величина допускаемых напряжений зависит от вида посадки вал-ступица, от прочности материала вала и ступицы, режима работы и т.д.

Величина допускаемых напряжений при стальных шпонке, вале, ступице: (переходная посадка), (с натягом). Для подвижных шпоночных соединений