Розміри перерізів призматичних шпонок (за гост 23360-78)

Діаметр вала d	Переріз шпонки		Глибина пазу
	b	h	вала t1	маточини t2
	Розміри, мм
≥22 до 30 ≥30 до 38 ≥38 до 44 ≥44 до 50 ≥50 до 58 ≥58 до 65	8 10 12 14 16 18	7 8 8 9 10 11	4 5 5 5,5 6 7	3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4

Обертаючий момент Т передається боковими гранями шпонки, на них виникає напруга зминання σ_зм, в поздовжньому перерізі шпонки виникає напруга зрізу τ (див. рис. 6.1). Якщо допустити, що напруга розподіляється по робочій довжині l_р і по висоті h шпонки рівномірно, що глибина врізання шпонки дорівнює половині її висоти h, а плече рівнодіючої цієї напруги дорівнює d/2 (d - діаметр вала), то умова міцності з’єднання запишеться так:

; (6.1)

. (6.2)

Для стандартних шпонок лімітуючою умовою є (6.1). Значення допустимої напруги на зминання для шпонкових з’єднань приймають для нерухомих з’єднань (таблиці 2 [18],[9]):

при перехідних посадках [_зм] = 80…150 МПа;

при посадках з натягом [_зм] = 110…200 МПа.

Менші значення для чавунних маточин і при різких змінах напруги.

В рухомих (в осьовому напрямку) з’єднаннях допустиму напругу значно знижують для попередження задирок і обмеження спрацювання. При цьому приймають [_зм] = 20…30 МПа.

Якщо розрахункова напруга σ_зм перевищує допустимі значення [_зм], то використовують дві шпонки

Для проектного розрахунку із формули (6.1) визначають робочу довжину шпонки

(6.3)

Д ля деталей, що повинні переміщуватися вздовж валів, використовують напрямні шпонки, які закріплюють на валах гвинтами.

С

Рис. 6.3. З’єднання з сегментною шпонкою

егментна (рис. 6.3) і циліндрична (рис. 6.4) шпонки є різновидом призматичної шпонки, їх принцип роботи аналогічний. Перевагою сегментних і циліндричних шпонок є технологічність, стійке положення на валу. Недолік сегментних шпонок - послаблення вала глибоким пазом.

А

Рис. 6.4. З’єднання з циліндричною шпонкою

налогічно до з’єднання призматичною шпонкою умовою міцності сегментних шпонок є:

. (6.4)

де k - висота виступаючої частини шпонки; l_р - її довжина.

Так як сегментна шпонка вузька, то її необхідно перевіряти на зріз. Умова міцності з’єднання сегментною шпонкою:

. (6.5)

Циліндричні шпонки (див. рис. 6.4) використовують для закріплення деталей на кінцях валів. Шпонки встановлюють в отворах з натягом.

Умова міцності з’єднання циліндричною шпонкою:

, (6.5)

де d_ш - діаметр циліндричної шпонки; l - її довжина.

Приклади умовних позначень призматичних та сегментних шпонок: “Шпонка 2-10х8х40 ГОСТ 23360-78” (вид виконання, виконання 1 не вказується; розміри перерізу bхh і довжина l шпонки: b = 30 мм, h = 8 мм, l = 40 мм); для сегментної шпонки: “Шпонка 5х10 ГОСТ 24071-80 ” (виконання 1, товщина 5 мм, висота 10 мм).

Напружені шпонкові з’єднання здійснюються за допомогою клинових шпонок. За способом розміщення на валах клинові шпонки бувають врізні, на лисці, фрикційні, тангенціальні.

З’єднання клиновими шпонками, наприклад, врізними (рис. 6.5) характеризується вільною (з зазором) посадкою маточини на вал; розміщенням шпонки у пазі з зазорами по бокових гранях; передачею обертаючого моменту від вала до маточини, в основному, силами тертя, які створюються в з’єднанні від запресування шпонки. Запресування зміщує центри вала і маточини на деяку відстань Δ, яка дорівнює половині зазору посадки і деформації деталей. Ц е зміщення приводить до дисбалансу, який є причиною виникнення вібрацій на великих обертах. Крім того, клинова форма шпонки м

Рис. 6.5. З’єднання клиновими шпонками, наприклад, врізними

оже привести до перекосу деталей і погіршення їх роботоздатності (наприклад, зубчастих передач). Все це привело до того, що в умовах сучасного виробництва використання клинових шпонок різко скоротилось.