4.2. Материал шпонок и допускаемые напряжения
Стандартные шпонки изготовляют из чистотянутых стальных прутков - углеродистой или легированной стали с пределом прочности в 600 Мпа, - чаще всего из стали 45.
Допускаемое напряжение смятия для шпоночных соединений:
при
стальной ступице и спокойной нагрузке
,
при чугунной ступице 
.
В подвижных (в осевом направлении) соединениях []см=20...30 н/мм2.
Допускаемое напряжение на срез шпонок []ср = 70...100 н/мм2.
4.3. Оценка соединений призматическими шпонками и их применение
Призматические шпонки широко применяют во всех отраслях машиностроения. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость - главные достоинства этого вида соединений. Отрицательные свойства: соединение ослабляет вал и ступицу шпоночными пазами; концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки снижает сопротивление усталости вала; прочность соединения ниже прочности вала и ступицы, в особенности при переходных посадках и посадках с зазором. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов.
4.4. Общие замечания по расчету шпоночных соединений
Все размеры шпонок и допуски на них стандартизованы. Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала определенные размеры поперечного сечения шпонки (табл. 4.1 и 4.2).
Потому при проектных расчетах размеры b и h берут по справочнику и определяют l. Расчетную длину шпонки округляют до стандартного размера, согласуясь с размером ступицы.
Таблица. 4.1
Шпонки призматические (размеры, мм)
Диаметр вала d |
Размеры шпонки |
Глубина паза |
|||
b |
h |
l* |
(вал) t1 |
(втулка) t2 |
|
Свыше 12 до 17 “17 “ 22 “22 “ 30 |
5 6 8 |
5 6 7 |
10-56 14-70 18-90 |
3 3,5 4 |
2,3 2,8 3,3 |
Продолжение табл. 4.1 |
|||||
Диаметр вала d |
Размеры шпонки |
Глубина паза |
|||
b |
h |
l* |
(вал) t1 |
(втулка) t2 |
|
Свыше 30 до 38 “ 38 “ 44 “ 44 “ 50 “ 50 “ 58 “ 58 “ 65 |
10 12 14 16 18 |
8 8 9 10 11 |
22-110 28-140 36-160 45-180 50-200 |
5 5 5,5 6 7 |
3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 |
Свыше 65 до 75 “ 75 “ 85 “ 85 “ 95 |
20 22 25 |
12 14 14 |
56-220 63-250 70-280 |
7,5 9 9 |
4,9 5,4 5,4 |
Таблица 4.2
Шпонки сегментные по ГОСТ 24071-80 (размеры, мм)
Диаметр вала d для шпонки, передающей вращающий момент |
Номинальные размеры шпонки |
Глубина паза |
||||
b |
h |
d1 |
l |
t (вал) |
t1 (втулка) |
|
Св. 8 до 10 |
3 |
5 |
13 |
12,6 |
3,8 |
1,4 |
“ 10 “ 12 “ 12 “ 14 “ 14 “ 16 “ 16 “ 18 |
4 4 4 5 |
6,5 6,5 7,5 6,5 |
16 16 19 16 |
15,7 15,7 18,6 15,7 |
5,3 5,0 6,0 4,5 |
1,4 1,8 1,8 2,3 |
“ 18 “ 20 “ 20 “ 22 “ 22 “ 25 |
5 5 6 |
7,5 9 9 |
19 22 22 |
18,6 21,6 21,6 |
5,5 7,0 6,5 |
2,3 2,3 2,8 |
“ 25 “ 28 |
6 |
10 |
25 |
24,5 |
7,5 |
2,8 |
“ 28 “ 32 |
8 |
11 |
28 |
27,3 |
8,0 |
3,3 |
“ 32 “ 38 |
10 |
13 |
32 |
31,4 |
10 |
3,3 |
В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. При этом следует учитывать, что постановка нескольких шпонок связана с технологическими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения почти не применяют. Их заменяют шлицевыми (зубчатыми) соединениями.