Расчет на прочность призматических шпонок

Момент с вала на ступицу передается боковыми гранями шпонки. На этих боковых гранях возникают напряжения смятия _см, а в продольном сечении шпонки – напряжения среза _ср.
Сечение шпонки подбирают по известному диаметру вала d из стандарта, а длину принимают на 5…10 мм меньше длины ступицы. Затем проверяют прочность соединения на смятие по формуле:
,
где F_t - окружная сила, Н; A_см - площадь смятия, мм²; M_k - крутящий момент, Н х м; d – диаметр вала, мм; k – глубина врезания шпонки в ступицу, мм; h – высота шпонки, мм; t₁ – глубина паза на валу, мм; l_p – расчетная длина шпонки, мм; [ _см] – допускаемые напряжения смятия, МПа.

На срез стандартные шпонки не проверяют, так как размеры поперечного сечения b и h подобраны таким образом, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смятия. При необходимости проверки на срез используют следующую формулу:
,
где b – ширина шпонки, мм; [ _ср] – допускаемое напряжение на срез, МПа.
В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. Однако, следует учитывать, что установка нескольких шпонок связана с технологическими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения практически не применяют. Их заменяют зубчатыми соединениями.