Расчет шпоночных соединений на прочность

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах (приводах), проверяют на смятие (и в некоторых ответственных случаях на срез). Проверке подлежат шпонки под зубчатые колеса на быстроходном и тихоходном валах и под полумуфтой или элементом открытой передачи.

Условие прочности на смятие

,

где F_t − окружная сила, H:

F_t = 2 Т/d;

A _см = (h - t ₁ )l _р − площадь смятия, мм². Здесь l _р = l − b − рабочая длина шпонки со скругленными торцами, мм (l − полная длина шпонки, определенная на конструктивной компоновке); b, h, t ₁− стандартные размеры призматической шпонки.

[σ_см] − допускаемое напряжение на смятие, H/мм². При стальной ступице и спокойной нагрузке [σ_см] = 110…190 H/мм²; при колебаниях нагрузки [σ_см] следует снижать на 20…25 %; при ударной нагрузке − снижать на 40…50 %; при чугунной ступице приведенные значения [σ_см] необходимо снижать вдвое.

Если при проверке шпонки σ_см окажется значительно меньше [σ_см], то можно взять шпонку меньшего сечения, но обязательно проверить ее на смятие. Если σ_см > [σ_см], то рациональнее перейти на посадку вала с натягом. При этом рекомендуются посадки:

· для цилиндрических прямозубых колес H 7 / p 6 (H 7 / r 6);

· для цилиндрических косозубых и червячных колес H 7 / r 6 (H 7 / s 7);

· для конических колес H 7 / s 7 (H 7 / t 6).

Так как размеры шпонки выбирают по диаметру вала, обычно расчет прочности на срез не производится. В необходимых случаях расчет на срез производится по следующей формуле:

, МПа,

где [τ_ср] – допустимое напряжение на срез, МПа.