Шпоночные соединения (Вопрос 35)

Шпоночными называются соединения, при которых передача вращения осуществляется с помощью вспомогательной детали – шпонки. Используются следующие виды шпонок:

Призматические, сегментные, клиновые, тангенсально-клиновые, а также штифты.

Шпоночные соединения конструктивно просты, и этим можно объяснить их широкое распространение.

Соединения призматической и сегментной шпонками. Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение (Рис.2.9). Размеры сечений стандартизированы и выбираются из нормального ряда чисел.

При проектировочном расчете длину шпонки вычисляют по формуле:

L≥2*10³Т/Dσас(h-t1)

где Т- передаваемый соединением внешний момент вращения; D – диаметр вала; σас – допускаемое напряжение на смятие; h – высота шпонки; обычно t1=0.6h – глубина паза на валу.

Рис.2.9. Соединение призматической шпонкой.

Сегментные шпонки. Их размеры стандартизированы, а расчеты выполняются по той же методики, что и для призматических шпонок.

Соединения радиальной клиновой шпонкой. (Рис.2.10). Клиновая шпонка представляет собой стержень прямоугольного поперечного сечения, одна из граней которого наклонена по отношению к основанию шпонки (наклон более 1:100).

Передача внешней нагрузки в случае применения клиновой шпонки обеспечивается за счет сил трения. Недостатком соединения клиновой шпонкой это появление после сборки существенного дисбаланса. Поэтому такие шпонки используются только для медленно вращающихся, малонагруженных валов.

Рис.2.10.Соединение радиальной клиновой шпонкой.

Штифтовые соединения (Вопрос 36)

Штифты – детали цилиндрической либо конической формы. Штифты могут иметь осевое и радиальное расположение.

Штифт расположен параллельно оси вращения (Рис.2.11). Осевое расположение штифта.

Условие прочности на сопротивление срезу ד_s для осевого штифтового соединения можно записать:

ד_s=2T/DdL ≤ ד_аs

где ד_аs=0.5σ_r допускаемое напряжение на срез (σ_r – предел текучести материала)

Рис.2.11. Осевое расположение штифта.

Штифт установлен в радиальном направлении (Рис.2.12). Здесь поверхность среза представляет собой круг. Условие прочности на сопротивление срезу имеет вид:

ד_s=8T/Dתd²i ≤ ד_аs

где i – число поверхностей среза.

Рис.2.12. Радиальное расположение штифта.

Шлицевые (зубчатые) соединения (Рис.2.13). Шлицевые соединения используются в условиях крупносерийного и массового производства. Они способны передавать гораздо большую нагрузку по сравнению со шпоночными и штифтовыми. Соединения этого типа образуются выступами на валу и впадинами на ступице. При этом передача момента вращения обеспечивается зацеплением.

По форме зуба различают три типа шлицевых соединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Рис.2.13. Шлицевые (зубчатые) соединения.

Профильные соединения (Рис.2.14). В таких соединениях поверхности, находящиеся в контакте, имеют фасонный профиль, что обеспечивает жесткое фиксирование деталей и высокую точность центрирования. Число граней Z соединения может быть произвольным, но в практике проектирования не применяют соединения с числом граней больше восьми.

Рис.2.14. Профильные соединения.