Расчет шпоночных соединений. Критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность.

Шпонки выбирают из таблиц стандартов в зависимости от диаметра вила с последующей проверкой на прочность. Основным расчетом шпо­ночных соединений является расчет на смятие. Расчет стандартных шпо­нок на срез чаше всего не производят, т. к. стандартные шпонки имеют размеры b и h, которые подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают напряжения смятия, а не среза.

Призматические шпонки проверяют по условию прочности на смятие (рис, 3.1.2, 3.1.7):

 

 

где d — диаметр вала в месте установки шпонки, мм; — окружная сила; А_см — площадь смятия.

 

где – величина глубины паза вала;

– рабочая длина шпонки, с плоскими торцами , со скругленными , где b – ширина шпонки.

 

 

Рисунок 3.1.7 – Расчетная схема соединения призматической шпонкой

 

Приближенно можно принять

,

где h — высота шпонки.

 

При проектировочном расчете определяют рабочую расчетную длину шпонки и согласовывают полученное значе­ние со стандартным рядом по ГОСТ 23360—78 (табл, 1.6). Длину ступицы принимают на 8...10 мм больше длины шпонки.

 

Сегментную шпонку (рис. 3.1.3, табл. 1.7) проверяют на смятие:

 

.

 

В связи с тем, что сегментная шпонка узкая, ее проверяют на срез:

 

 

Материал шпонок и допускаемые напряжения. Стандартные шпонки изготавливают из прутковой стали. Допускаемые напряжения для шпоночных соединений:

стальная ступица = 130...200 МПа;

чугунная ступица = 80...110 МПа.

При постоянной нагрузке принимают большие значения, при перемен­ной и с ударами — меньшие.

Если превосходит в 2—2,5 раза, устанавливают две шпонки под углом 180⁰ или три шпонки под углом 120⁰.