2.8.1 Призматические шпонки

Основными размерами призматической шпонки являются ширина , высота и длина шпонки (рисунок 2.24). Размеры ширины и высоты шпонки, а также глубина паза вала и глубина паза втулки зависят от диаметра вала . Длина шпонки выбирается из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160 и далее до 500 мм.

Рисунок 2.24 – соединение с призматической шпонкой

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров призматических шпонок и шпоночных пазов:

• ширина ;

• высота , если ;

• длина ;

• длина паза вала ;

• глубина паза вала и глубина паза втулки .

Призматические шпонки бывают трех исполнений (рисунок 2.25):

Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3

Рисунок 2.25 – призматические шпонки

Основным посадочным размером шпоночного соединения является ширина шпонки. По этому размеру установлены следующие типы шпоночных соединений: свободное, нормальное и плотное.

В зависимости от характера (типа) шпоночного соединения нормированы следующие поля допусков по ширине паза вала и втулки (таблица 2.1):

Таблица 2.1 – Поля допусков шпоночных соединений

Тип шпоночного соединения	Поле допуска ширины паза вала	Поле допуска ширины паза втулки
Свободное	Н9	D10
Нормальное	N9	Js9
Плотное	Р9	Р9

Условное обозначение призматической шпонки включает:

• слово «Шпонка»;

• обозначение исполнения (исполнение 1 не указывается);

• размеры ;

• обозначение стандарта.

Пример - Шпонка 2 – 4 ×4 × 12 ГОСТ 23360-78.

2.8.2 Сегментные шпонки

Сегментные шпонки применяют для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов выбираются в зависимости от диаметра вала (рисунок 2.26).

Рисунок 2.26 – соединение с сегментной шпонкой

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров сегментных шпонок и их пазов:

• ширина ;

• высота ;

• диаметр .

Сегментные шпонки изготавливают двух исполнений (рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 – Сегментные шпонки

Для сегментных шпонок используют шпоночные соединения, представленные в таблице 2.2

Таблица 2.2 – Виды шпоночных соединений

Тип шпоночного соединения	Поле допуска ширины паза вала	Поле допуска ширины паза втулки
Нормальное	N9	Js9
Плотное	Р9	Р9
Примечание - Для термообработанных деталей допускается ширину паза вала изготавливать по , ширину паза втулки - по .

Условное обозначение сегментной шпонки включает:

слово «Шпонка»;

• обозначение исполнения (исполнение 1 не указывается);

• размеры ;

• обозначение стандарта.

Пример - Шпонка 2 – 4 × 6,5 ГОСТ 24071-97.

2.8.3 Расчет шпоночных соединений на прочность (см. рисунок 2.24)

Условие прочности на смятие:

где − окружная сила, H,

площадь смятия, мм²,

рабочая длина шпонки со скруглёнными торцами, мм,

− полная длина шпонки, определённая на конструктивной компоновке; − стандартные размеры призматической шпонки; − допускаемое напряжение на смятие, МПа.

При стальной ступице и спокойной нагрузке ; при колебаниях нагрузки следует снижать на ; при ударной нагрузке − снижать на при чугунной ступице приведенные значения снижать вдвое.

Если при проверке шпонки окажется значительно меньше , то можно взять шпонку меньшего сечения, но обязательно проверить её на смятие. Если , то рациональнее перейти на посадку вала с натягом. При этом рекомендуются посадки:

• для цилиндрических прямозубых колёс );

• для цилиндрических косозубых и червячных колёс ( );

• для конических колёс .

Так как размеры шпонки выбирают по диаметру вала, обычно расчет прочности на срез не производится. В необходимых случаях расчет на срез производится по следующей формуле:

где – допустимое напряжение на срез, МПа.