7. Подбор и проверка прочности шпонок

Для передачи крутящих моментов в редукторах рекомендуется применять призматические шпонки со скругленными торцами по ГОСТ 23360 – 78.

Размеры поперечного сечения шпонки b и h мм, а также глубину паза на валу t₁ и в ступице t₂, назначают в зависимости от диаметра вала в месте установки шпонки.

Номинальную длину l шпонки выбирают из стандартного ряда в соответствии с длиной ступицы (шириной), сидящей на валу детали.

Поскольку срез стандартной шпонки является проблематичным, выбранные размеры проверяют расчетом на прочность по напряжениям смятия.

,

где T – крутящий момент на рассматриваемом валу, ;

z – число шпонок в рассматриваемом месте (чаще всего z = 1);

– рабочая длина шпонки;

l – номинальная длина шпонки;

b – ширина шпонки.

При стальной ступице и колебаниях нагрузки [ ] = 90…140 МПа [9, с. 24].

Рис. 7. К проверочному расчету шпонок

1.18.Подбор и проверка прочности шпонок на ведущем валу Шпонка на выходном конце ведущего вала под полумуфту

По диаметру d₁ = 22 мм назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 8 мм; h = 7 мм;

глубина паза вала t1 = 4 мм;

глубина паза ступицы t2 = 3,3 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По длине участка вала под полумуфту l₁ = l_цил.= 36 мм [9, табл. 11.2, с. 43], назначаем номинальную длину шпонки l = 32 мм (l < l_цил).

Определяем рабочую длину шпонки = 32 – 8 = 24 мм.

Определяем напряжения смятия

.

Шпонка под шестерней на ведущем валу

По диаметру d₁```= 32 мм, назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм;

глубина паза вала t₁ = 5 мм;

глубина паза ступицы t₂ = 3,3 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По ширине шестерни b₁ = 45 мм, назначаем номинальную длину шпонки

l = 40 мм. [9, c. 25].

Определяем рабочую длину шпонки = 40 – 10 = 30 мм.

Определяем напряжения смятия

.

1.19.Подбор и проверка прочности шпонок на промежуточном валу

Шпонка под колесом первой ступени

По диаметру d₂```= 31 мм, назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм;

глубина паза вала t₁ = 5 мм;

глубина паза ступицы t₂ = 3,3 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По длине ступицы = 43 мм, назначаем номинальную длину шпонки

l = 40 мм. [9, c. 25].

Определяем рабочую длину шпонки = 40 – 10 = 30 мм.

Определяем напряжения смятия

.

Шпонка под шестерней второй ступени

По диаметру d₂```= 31 мм, назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм;

глубина паза вала t₁ = 5 мм;

глубина паза ступицы t₂ = 3,3 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По ширине шестерни b₃ = 95 мм, назначаем номинальную длину шпонки

l = 90 мм. [9, c. 25].

Определяем рабочую длину шпонки = 90 – 10 = 80 мм.

Определяем напряжения смятия

.

1.20.Подбор и проверка прочности шпонок на ведомом валу

Шпонка на выходном конце ведомого вала под ведущей звездочкой

По диаметру d₃ = 45 мм, назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 14 мм; h = 9 мм;

глубина паза вала t₁ = 5,5 мм;

глубина паза ступицы t₂ = 3,8 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По длине участка вала под ступицу звездочки l₃. = 82 мм, назначаем номинальную длину шпонки l = 70 мм. [9, c. 25].

Определяем рабочую длину шпонки = 70 – 14 = 56 мм.

Определяем напряжения смятия

.

Шпонка под колесом второй ступени

По диаметру d₃```= 53 мм, назначаем из таблицы [9, табл. 7.1, с. 25]:

сечение шпонки: b = 16 мм; h = 10 мм;

глубина паза вала t₁ = 6 мм;

глубина паза ступицы t₂ = 4,3 мм;

фаска 0,4…0,6 мм.

По длине ступицы = 74 мм, назначаем номинальную длину шпонки l = 70 мм. [9, c. 25].

Определяем рабочую длину шпонки = 70 – 16 = 54 мм.

Определяем напряжения смятия

.

Вывод: прочность шпонок обеспечена.