Лекция 4 шпоночные соединения и их расчет

1 Назначение, область применения и виды шпоночных соединений

2 Расчет шпоночных соединений

3 Материал шпонок и допускаемые напряжения

1 Назначение, область применения и виды шпоночных соединений

Шпоночное соединение служит для соединения с валами и осями деталей передач и управления (рычаги, маховики, рукоятки) с помощью шпонки, и передачи крутящего момента.

Шпонка – деталь -устанавливаемая в пазах, соприкасающихся деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей.

Шпоночные соединения могут быть разделены на две группы:

1) ненапряженные, осуществляемые призматическими или сегментными шпонками;

2) напряженные, осуществляемые клиновыми шпонками.

Шпоночные пазы у валов получают фрезерованием дисковыми или пальцевыми фрезами, а в ступицах - долблением или протягиванием.

К достоинствам шпоночных соединений следует отнести:

1) простоту устройства и изготовления

2) надежность конструкции

3) низкую стоимость

4) несложность монтажа и демонтажа

Недостатками шпоночных соединений являются:

1) ослабление вала и ступицы, насаживаемой детали шпоночными пазами,

2) ограничение передаваемого момента,

3) сложность конструкции в случае перемещения детали (блок шестерни) вдоль вала.

Типы шпонок: призматические, сегментные, клиновые, фрикционные, цилиндрические.

2 Расчет шпоночных соединений

2.1 Расчет призматических шпонок

Конструкция соединения призматическими шпонками изображена на рис.26. Они работают боковыми гранями, которыми сопрягаются с пазами на подвижных или переходных посадках ГТЗ.. .ГТ5 квалитетов точности.

Такой характер соединения обеспечивает достаточную точность центрирования и не вызывает заметных внутренних напряжений в деталях в процессе сборки. Размеры сечения шпонок и пазов принимают в зависимости от диаметра вала по стандарту ГОСТ 23360-78. Например, шпонка 16х10х80 ГОСТ 23360-78.

В тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна перемещаться вдоль вала применяются направляющие шпонки с креплением их на валу посредством винтов.

При большом перемещении детали вдоль вала применяют скользящие шпонки, которые крепятся со ступицей.

Рис.26 Призматическая шпонка

При расчете призматических шпонок принимают, что момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки. При этом на боковых гранях возникают напряжения смятия, а в продольном сечении шпонки -напряжения среза.

Для простоты расчета допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты h, напряжения смятия σ распределяются равномерно по всей высоте и длине шпонки, а если их несколько, то равномерно на все шпонки.

Размеры h и b шпонок, и пазов в ГОСТах подобраны так, что нагрузку. соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. Поэтому соединения призматическими шпонками проверяют по условию прочности смятия:

σ = , (56)