5. Расчет шпоночных соединений.

5.1 Основные сведения

Шпоночные соединения – служат для передачи крутящего момента от вала к ступице.

Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соприкасающихся деталей и препятствующая относительному повороту или сдвигу этих деталей. Шпоночные соединения можно разделить на две группы:

а) Ненапряженные соединения, осуществляемые при помощи призматических и сегментных шпонок;

б) Напряженные соединения, осуществляемые клиновыми, фрикционными и тангенциальными шпонками.

Шпонки всех основных типов стандартизированы. Размеры шпонок выбираются в зависимости от диаметра вала по таблицам стандарта.

Делятся шпонки на 2 типа:

• клиновые;

• призматические .

Клиновые шпонки запрессовываются в пазы, следовательно возникает смещение центров вала и ступицы, и при больших частотах вращения возникает дисбаланс. В условиях массового производства применение таких шпонок не велико.

5.2 Для данного редуктора выберем соединение призматическими шпонками. Они являются ненапряженными, валы отверстия изготавливают с большой точностью. Посадка часто с натяжкой, крутящий момент передается боковыми узкими гранями шпонки.

где T – крутящий момент, Нмм

l – длина шпонки, мм

h – высота шпонки, мм

b– ширина шпонки, мм

t₁ – глубина врезания шпонки в вал.

Для посадок с натягом допускается .

В качестве материала для шпонок рекомендуется применять чистотянутую прутковую сталь с пределом прочности σ > 500 н/мм² (Сталь 45, Сталь 6).

Длина призматических шпонок выбирают из ряда (по ГОСТ 23360-78) 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80. 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200.

5.3 Алгоритм расчета призматической шпонки.

Шпонка под шкив:

Выбрать по стандарту призматическую шпонку для соединения шестерни с валом , длина ступицы. Материал шестерни –сталь 45, материал шпонки – сталь 45. Передаваемый момент

1. Выбираем материал шпонки с пределом прочности σ > 500 н/мм².

2. ГОСТ 23360-78 по диаметру вала выбираем шпонку со следующими размерами: (табл.5.1).

Таблица 5.1

Диаметр вала d	Сечение шпонки		Глубина и радиус закругления пазов
	b	h	Вал t1	Втулка t2	r (или фаска s1x 450)
					Наи -меньший	Наиболь- ший
30…38	10	8	5	3,3	0,25	0,4
38…44	12	8	5.0	3,3	0,25	0,4
58…65	18	11	7,0	4,4	0,25	0,4

3. Находим допускаемые напряжения смятия .

Величина допускаемых напряжений зависит от режима работы и прочности материала вала и ступицы.

Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях общего машиностроения при спокойной нагрузке рекомендуется принимать:

при стальной ступице ,

4. Определяем рабочую длину шпонки по формуле :

5. Находим общую длину шпонки:

Стандартное значение длины шпонки .

Принимаем: шпонка 10 х 8 х 25 ГОСТ 23360-78.

6. Проверяем выбранную шпонку под напряжением смятия:

Условие выполнено.

Шпонка под колесо:

Выбрать по стандарту призматическую шпонку для соединения вала с шестерней , длина ступицы. Материал вала – сталь 45, материал шпонки – сталь 45. Передаваемый момент –

1. Выбираем материал шпонки с пределом прочности σ > 500 н/мм²

2. ГОСТ 23360-78 по диаметру вала выбираем шпонку со следующими размерами : (табл.5.1)

3. Допускаемое напряжение смятия

Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях общего машиностроения при спокойной нагрузке рекомендуется принимать:

при стальной ступице ,

4. Определяем рабочую длину шпонки по формуле :

5. Находим общую длину шпонки:

Стандартное значение длины шпонки .

Принимаем: шпонка 18 х 11 х 36 ГОСТ 23360-78.

6. Проверяем выбранную шпонку под напряжением смятия:

Если это условие не выполняется, то устанавливают две шпонки или увеличивают длину ступицы и соответственно увеличивают длину шпонки.

Увеличиваем длину шпонки , пересчитываем:

;

Принимаем: шпонка 18 х 11 х 45 ГОСТ 23360-78.

Условие выполнено.

Шпонка под звездочку:

Выбрать по стандарту призматическую шпонку для соединения вала с колесом , длина ступицы. Материал вала – сталь 45, материал шпонки – сталь 45. Передаваемый момент –

1. Выбираем материал шпонки с пределом прочности σ > 500 н/мм²

2. ГОСТ 23360-78 по диаметру вала выбираем шпонку со следующими размерами : (табл.5.1)