4.2 Соединения призматическими шпонками

Соединение призматическими шпонками (см. рисунок 2) ненапряженное и требует изготовления вала и отверстий в ступице с большей точностью. Крутящий момент передается боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия , а в продольном сечении шпонки напряжения среза.

Напряжения определяются по следующим условиям прочности

; 2)

, (3)

где – передаваемый крутящий момент,;

и – высота и ширина шпонки,мм, выбираемые по ГОСТ 8788 в зависимости от диаметра вала d, мм;

z – количество шпонок, шт;

–рабочая длина шпонки, которая определяется от исполнения шпонки, мм;

, - Допускаемые напряжения смятия и среза материала шпонки,МПа.

Рисунок 2 – Соединение призматической шпонкой

Шпонки имеют три исполнения: шпонки со скругленными торцами и шпонки с плоскими торцами (см. рисунок 2).

4.3 Соединение сегментными шпонками

Принцип работы сегментных шпонок (см. рисунок 3) аналогичен работе призматических шпонок. Глубокая посадка шпонки в вал обеспечивает более устойчивое положение, чем у призматической шпонки. Шпоночный паз для сегментных шпонок фрезеруют специальной фрезой, соответствующей размеру шпонки.

Однако глубокий паз значительно ослабляет вал.

Сегментные шпонки рассчитывают так же, как и призматические из условия прочности на смятие и на срез

; (4)

, (5)

где – возвышение шпонки над валом, ,;

t – глубина шпоночного паза на валу, мм.

Рисунок 3 – Соединение сегментной шпонкой

5 Материал шпонок и допускаемые напряжения

Шпонки изготавливаются из чистостянутых прутков из углеродистых сталей по ГОСТ 1050 с пределом прочности не ниже , реже легированных сталей 40Х, 45Х по ГОСТ 4543.

Величина допускаемых напряжений зависит от режима работы, прочности материала вала и втулки, типа посадки втулки на вал (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Величины допускаемых напряжений

Соединение	Материал	Нагрузка
		Спокойная	Слабые толчки	Ударная
		Напряжение смятия [] ,
Неподвижное	Сталь	150	120	90
	Чугун	80	53	27
Подвижное	Сталь	50	40	30
Неподвижное, подвижное	Напряжение среза [],
	Сталь	90	72	54

6 Порядок выполнения работы

1) Изучить основные типы шпоночных соединений.

2) Ознакомиться с конструкциями шпонок, имеющихся в лаборатории.

3) Вычертить основные схемы шпоночных соединений и эскизы представленных шпонок в двух проекциях с указанием всех размеров.

4) По указанию преподавателя провести прочностной расчет шпоночных соединений.

5) Записать условные обозначения рассчитанных шпонок по ГОСТам.

6) Оформить отчет о лабораторной работе.