Шпоночные, шлицевые и профильные соединения. Расчет на прочность.

Шпоночные и шлицевые соединения служат для закрепления деталей на валах и передачи крут моментов. Такими деталями являются з.к., маховики, муфты и т.д. все виды шпонок делят на: клиновые и призматические. Первые образуют напряженное состояние, а вторые – ненапряженное.

1– вал

2 – ступица колеса

3 – призматическая шпонка

4 – распорная втулка

b – ширина шпонки

h – высота шпонки

t₁ – глубина шпоночного паза

t₂ – глубина шпоночного паза на ступице.

Длина шпонки выбирается из стандартного ряда. Шпонка подбирается по диаметру вала. Рабочая длина – длина шпонки по горизонтальному участку.

Обычно рассчитывают по напряжениям смятия. В продольном сечении возникают напряжения среза.

Шлицевые соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены заодно с валом.

Достоинства: большая нагрузка, более надёжны в динамических нагрузках (удар).

Недостатки: сложная технология изготовления, высокая стоимость.

Основные геометрические параметры:

- число шлицов

- ширина шлица – b

- внутренний диаметр – d

- наружный диаметр – D

По форме шлица:

- прямобочные – эвольвентные - треугольные

Проверка ведётся по напряжениям смятия:

Т- вращающий момент, S_F – удельный статический момент,

l – длина шлица.

[σ _CM] зависит от условий работы соединения.

Напряжения изнашивания:

[σ _ИЗН] зависит от термообработки

0, 032 – улучшение

0, 03 – закалка.

Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и таким образом обеспечивается жесткое фиксирование деталей в окружном направлении и передача вращения. В качестве примера показано соединение на квадрате со скругленными углами (для снижения концентрации напряжений); применяются также соединения эллиптического и треугольного сечений.

Профильные соединения рассчитывают на смятие. Условие прочности по допускаемым напряжениям для соединения имеет обычный вид:

где l - длина соединения, обычно l=(1? 2)d; b - ширина прямолинейной части грани; [σ см] допускаемое напряжение смятия, для термообработанных поверхностей [σ см]=100-140 МПа.