Расчет шпоночного соединения

В авиационных конструкциях находят применение преимущественно соединения с призматической, сегментной и круглой шпонками.

Основные размеры соединения с призматической шпонкой определяются по ГОСТ 23360 – 78 и показаны на рис. 19.

Размеры сечений определяются по табл. 24 в зависимости от диаметра вала.

Рис.19

Таблица 24

Основные размеры соединения с призматической шпонкой ( по ГОСТ 23360 – 78 )

Диаметр вала, мм	Сечение шпонки,	Глубина паза вала,
Свыше 10 до 12	4×4	2,5
Свыше 12 до 17 » 17 » 22 » 22 » 30	5×5 6×6 8×7	3,0 3,5 4,0
Свыше 30 до 38 » 38 » 44 » 44 » 50 » 50 » 58 » 58 » 65	10×8 12×8 14×9 16×10 18×11	5,0 5,0 5,5 6,0 7,0
Свыше 65 до 75 » 75 » 85 » 85 » 95 » 95 » 110 » 110 » 130	20×12 22×14 25×14 28×16 32×18	7,5 9,0 9,0 10,0 11,0

Длина шпонки назначается по длине ступицы, установленной на валу детали, округляется до ближайшего из ряда длин шпонок: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100.

Проверка прочности соединения производится по напряжениям смятия боковых граней:

.

Здесь - расчетная длина с учетом типа исполнения шпонки (см. рис.19). При этом исполнение 1 является предпочтительным.

Допускаемое напряжение смятия определяется по формуле . При этом в качестве предела текучести принимается меньшее из трех значений – для материала вала, материала ступицы детали и материала шпонки. Допускаемый запас прочности принимается равным:

- при малоизменяющейся нагрузке;

- при ударной нагрузке и работе с частыми пусками и остановками.

Для реверсивного нагружения допускаемый запас прочности увеличивается на 30%.

Если условия прочности не обеспечиваются, возможно изменение материалов деталей соединения или замена шпоночного соединения шлицевым.

Основные размеры соединения с сегментной шпонкой определяются по ГОСТ24071 – 80 и показаны на рис. 20.

Рис.20

Соединение с сегментной шпонкой применяется преимущественно для установки на концевых участках валов деталей типа маховики, рукоятки и т.п. Концевые участки валов могут быть цилиндрическими или коническими.

Размеры шпонки выбираются в зависимости от диаметра вала по табл. 25.

Проверка прочности соединения производится на смятие боковых граней и срез шпонки:

и .

При этом допускаемое напряжение смятия определяется, как показано выше, а допускаемое напряжение среза по формуле , где - предел текучести на сдвиг для материала шпонки.

Расчетная длина соединения может быть принята равной

.

Таблица 25

Основные размеры соединения с сегментной шпонкой ( по ГОСТ 24071 – 80 )

Диаметр вала , мм	Размеры шпонки	Глубина паза
Свыше 10 до 12	3×6,5×16	5,3
Свыше 12 до 14 » 14 » 16 » 16 » 18 » 18 » 20 » 20 » 22 » 22 » 25 » 25 » 28	4×6,5×16 4×7,5×19 5×6,5×16 5×7,5×19 5×9×22 6×9×22 6×10×25	5,0 6,0 4,5 5,0 7,0 6,5 7,5
Свыше 28 до 32 » 32 » 38	8×11×28 10×13×32	8,0 10,0

Соединение с цилиндрическими шпонками не стандартизовано и применяется в конструкциях с общим торцом у ступицы детали и вала, допускающим изготовление отверстий в собранном виде, как показано на рис. 21.

Рис.21

Диаметр шпонки и ее длину рекомендуется принимать из нормализованных рядов диаметров и длин. При этом диаметр шпонки должен удовлетворять условию . Так как шпонка устанавливается в отверстие с натягом, распределение нагрузки по ее длине, а также между шпонками, если их несколько, более равномерное, чем для других типов шпонок. В этой связи допускаемые напряжения смятия увеличиваются на 25%. Расчет соединения сводится к определению требуемого числа шпонок по формуле

.

Если требуемое число шпонок превышает шесть, целесообразно заменить соединение на шлицевое.

Поиск по сайту: