Призматические скользящие шпонки

Призматическая скользящая шпонка крепится с деталью и вместе с ней скользит относительно вала. Призматическая скользящая сборная шпонка выполняется согласно ГОСТ 12208-66 и представляет собой собственно шпонку (деталь1) и палец (деталь2)( рис. 1.1.7). Материал шпонок – сталь марки 45 (или других марок с механическими свойствами не ниже, чем у стали 45). Твердость призматической скользящей шпонки - HRC_э 30-34. Твердость призматической скользящей сборной шпонки: деталь 1 - HRC_э 35-40, деталь 2 - HRC_э 30-34.

Рис. 1.1.7.

Клиновые врезные шпонки

Клиновая врезная шпонка (рис.1.1.8) забивается между охватывающей и охватываемой деталью, прижимая их друг к другу и создавая напряженное соединение, способное передавать за счет трения вращающий момент, осевую силу и ударные нагрузки. Клиновые шпонки выполняются согласно ГОСТ 24068-80 двух исполнений прямоугольного сечения (размеры сечений те же, что и у призматических шпонок) с притупленными дугой или фаской углами. Вследствие технологической сложности осуществления посадки шпонки в пазе по всем четырем граням по боковым поверхностям шпонки допускается зазор. Рабочими являются широкие грани шпонки, причем для обеспечения самоторможения одна из ее граней имеет уклон обычно 1:100. При необходимости неоднократного извлечения шпонки из паза предусмотрена головка. Положительным является факт, что деталь, соединенная с валом клиновой шпонкой, не требует фиксации.

Но забивка (запрессовка) шпонки вызывает смещение оси ступицы по отношению к оси вала в радиальном направлении на величину, равную половине радиального посадочного зазора и суммарной (контактной, температурной и т.д.) деформации деталей. Это смещение усиливает биение насаженной детали и сказывается все значительнее с увеличением частоты вращения вала. Кроме того, шпонка требует ручной подгонки по пазу, а это значит, что в условиях массового производства применение шпонки неприемлимо. При постановке детали в среднем сечении вала требуется выполнение паза на валу в два раза длиннее шпонки (рис.1.1.9). Эти недостатки резко ограничили использование шпонок: они не задействованы при массовом производстве и при изготовлении ответственных соединений.

Рис. 1.1.8

Рис. 1.1.9.

Тангенциальные шпонки

Соединение тангенциальными шпонками (рис.1.1.10) применяют в тяжелом машиностороении для передач больших нагрузок.

Отличие от соединения клиновыми шпонками заключается в том, что натяг между валом и ступицей детали создается не в радиальном, а в касательном направлении. Это определяет необходимость установки на вал двух шпонок под углом 120^о-135^о по окружности вала навстречу одна другой (рис.10а) – такая конструкция обеспечивает стабильное положение втулки относительно вала. Соединение является нереверсивным (работает только в одном направлении).

Тангенциальная шпонка состоит из двух односкосных клиньев, прижатых друг к другу скошенными гранями и обращенных вершинами в разные стороны. Рабочими являются параллельные внешние узкие грани. В поперечном сечении соединения одна из широких граней шпонки располагается по касательной к окружности. Согласно ГОСТ 24069-81 выполняются нормальные тангенциальные шпонки, согласно ГОСТ 24070-81 – усиленные тангенциальные шпонки.

Рис. 1.1.10

1.1.6. Расчёт на прочность ненапряжённых шпоночных соединений.

Расчету подлежат призматические и сегментные шпонки. Основной нагрузкой шпоночных соединений является передаваемый с вала на втулку или с втулки на вал крутящий момент. Шпоночное соединение испытывает два вида деформации:

·смятие по боковым поверхностям,

·срез в сечении шпонки

Расчет на смятие для шпоночных соединений основной, он производится по сопряжению паза втулки и шпонки.

Рис. 1.1.20

Условие прочности на смятие: Условие прочности на срез:

С учетом

, h₁=h-t, A_см=h₁^.l_p,

получаем

t– глубина врезания шпонки в паз

T–Н∙м; d – мм; l_p – мм; t – мм.