ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность. Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют на прочность. Размеры шпонок и пазов в ГОСТах подобраны из условия прочности на смятие, поэтому основным проверочным расчетом шпоночных соединений является расчет на смятие. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят. При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми шпонками.

Соединения призматическими шпонками (рис. 11. 17 и рис. 11.11) проверяют по условию прочности на смятие:

σ_см=P/F_см<=[σ]_см.

Усилие, передаваемое шпонкой, Р = 2М/d.

Рис. 11.l7. Расчетная схема соединения призматической шпонкой

Площадь смятия F_см = (h - t - f) l_р=(h - t – 0,05h) l_р=(0,95h - t) l_р

где f — фаска шпонки; f~=0,05h.

Следовательно,

(11.8)

где М — передаваемый момент,

d — диаметр вала,

(0,95h - t) — рабочая глубина паза в ступице (см. табл. 11.4),

[σ]_см — допускаемое напряжение смятия (см. табл. 11.6),

l_р — рабочая длина шпонки,

для шпонок с плоскими торцами l_р = l;

для шпонок со скругленными торцами l_р = l - b.

Соединения сегментными шпонками (см. рис, 11.14) проверяют на смятие:

, (11.9)

где l — длина шпонки (см. табл. 11.5),

(h - t) — рабочая глубина паза в ступице (см. табл. 11.5).

Сегментная шпонка узкая, поэтому в отличие от призматической ее проверяют на срез.

Условие прочности шпонки на срез

τ_ср=2М/(d·b·l)<=[τ]_ср, (11. 10)

где b — ширина шпонки (см. табл. 11.5),

[τ]_ср — допускаемое напряжение на срез шпонки (см. ниже).

Соединения врезными клиновыми шпонками (см. рис. 11.15) проверяют по условию прочности на смятие рабочих поверхностей контакта:

, (11.11)

где 1 — длина рабочей части шпонки;

f — коэффициент трения; для стали по чугуну или стали f =0,15 — 0,18.