164

7 Расчет шпонок

(Выборка из - Курсовое проектирование деталей машин : [Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов]

/ С. А. Чернавский [и др.]. - 2-е изд. , перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1988. - 414 с)

7.1 Теория

Выбор шпонок производят исходя из назначения и диаметра вала ступицы в месте посадки шпонки – по таблице 7.1.

Шпонки рассчитывают на срез и на смятие. При расчете на смятие формула может принимать вид (для исполнения 1):

sñì

=

2 ×T ×103

£ [sñì

,]МПа

(7.1)

d × (l - b)× (h

- t1 )

где T – крутящий момент, Н·м;

d – диаметр вала, мм;

l - длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t1 – глубина шпоночного паза в валу, мм;

[s ñì ] - допускаемое напряжения смятия, МПа;

Для исполнения 2:

s

ñì

=

2 ×T ×103

£

[s

ñì

]

(7.2)

d × l ×(h - t1 )

, МПа

Для исполнения 3:

s

ñì

=

2 ×T ×103

£ [s

ñì ,]МПа

(7.3)

d × (l - b

)× (h

- t1 )

2

При стальной ступице и спокойной нагрузке [s ñì

]=100 МПа; при коле-

баниях нагрузки [s ñì ]= 75...80 МПа; при ударной нагрузке

[s ñì ]= 50...60 МПа.

165

При расчете не срез формула:

	tñð	=	2 ×T ×103	£ [tñð ]	(7.4)
			d × l ×b

где [t ñp ] - допускаемое напряжения на срез, МПа;

[t ñp ]» 0,6 ×[s ñì ]

(7.5)

Если данные условия не выполняются, можно установить 2 шпонки, при этом [s ñì ] увеличивается в два раза.

Рисунок 7.1 – Исполнения шпонок

1.Длину шпонки выбирают из ряда: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500 мм.

2.Материал – сталь чистотянутая для шпонок по ГОСТ 8787-68. Допускается применять другую сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа (60 кгс/мм2).

3.Размеры сечений пазов и их предельные отклонения должны соответствовать указанным на черт. 2 и в табл. 2

4.Пример условного обозначения шпонки исполнения 1, размера-

ми b=18 мм, h= 11 мм, l=100 мм:

Шпонка 18х11х100 ГОСТ 23360-78

То же, исполнения 2:

Шпонка 2-18х11х100 ГОСТ 23360-78

166

Таблица 7.1 - Основные размеры

							Шпоночный паз
				Ширина b					Глубина			Радиус за-		Длина l, мм
												кругления
			Свободное		Нормальное		Плотное
		Сечение						Вал t1		Втулка t2		r1 или фаска
			соединение		соединение		соеди-					s1 x 45º
Диаметр вала		шпонки					нение
		b x h
			Вал	Втулка	Вал	Втулка	Вал и		Пред.		Пред.	Не	Не
							втулка	Номин		Номин.				от	до
			(Н9)	(D10)	(N9)	(Js 9)			откл.		откл.	более	менее
							(Р9)
От 6 до 8		2х2	+0,025	+0,060	-0,004	+0,012	-0,006	1,2		1,0				6	20
				+0,020	-0,029	-0,012	-0,031					0,16	0,08
Св. 8 до 10		3х3						1,2	+0,1	1,4	+0,1			6	36
Св. 10 до 12		4х4						2,5		1,8				8	45
			+0,030	+0,078	0		-0,012		0		0
Св. 12 до 17		5х5						3,0		2,3				10	56
				+0,030	-0,030	-0,015	-0,042
Св. 17 до 22		6х6						3,5		2,8		0,25	0,16	14	70
Св. 22 до 30		7х7						4,0		3,3				16	63
		8х7	+0,036	+0,098	0	+0,018	-0,015
														18	90
			0	+0,040	-0,036		-0,051
Св.	30 до 38	10х8						5,0		3,3				22	110
Св. 38 до 44		12х8						5,0		3,3				28	140
												0,4	0,25
Св. 44 до 50		14х9	+0,043	+0,120	0	+0,021	-0,018	5,5		3,8				36	160
			0	+0,050		-0,021	-0,061
Св. 50 до 58		16х10						6,0	+0,2	4,3	+0,2			45	180
Св. 58 до 65		18х11						7,0		4,4				50	200
									0		0
Св. 65 до 75		20х12						7,5		4,9				56	220
Св. 75 до 85		22х14	+0,052	+0,149	0		-0,022	9,0		5,4				63	250
		24х14												63	250
Св. 85 до 95			0	+0,065	-0,052	-0,026	-0,074	9,0		5,4
		25х14										0,6	0,4	70	280
Св.	95 до 110	28х16						10,0		6,4				80	320
Св.110 до 130		32х18						11,0		7,4				90	360
Св.	130 до 150	36х20	+0,062		0	+0,031	-0,026	12,0		8,4				100	400
Св.	150 до 170	40х22						13,0		9,4				100	400
			0	+0,080	-0,062	-0,031	-0,088
												1,0	0,7
Св.	170 до 200	45х25						15,0		10,4				110	450
Св.	200 до 230	50х28						17,0		11,4				125	500
Св.230 до 260		56х32	+0,074	+0,220	0	+0,037	-0,032	20,0	+0,3	12,4	+0,3			140	500
			0	+0,100	-0,074	-0,037	-0,106		0		0	1,6	1,2
Св.260 до 290		63х32								12,4				160	500
Св.290 до 330		70х36	+0,074		0	+0,037	-0,032	22,0		14,4				180	500
			0	+0,100	-0,074	-0,037	-0,106
Св.	330 до 380	80х40								15,4				200
												2,5	2,0
Св.380 до 440		90х45	+0,087	+0,260	0	+0,043	-0,037	28,0		17,4				220	500
			0	+0,120	-0,087	-0,043	-0,124
Св.	440 до 500	100х50						31,0						250	500

167

7.2 Пример

Дано: Диаметр вала ступицы d=48 мм. Длина ступицы L=70 мм. Крутящий момент T=400 Н·м.

Решение:

По таблице 7.1, подбираем шпонку: Шпонка 14х9х63 ГОСТ 23360-78

где b=14 мм, h=9 мм, l =63 мм. (длина шпонки рассчитана из условия l = L - (5...10) и округленная до ближайшего стандартного значения).

Глубина паза в валу t1=5,5 мм.

sñì	=	2	×T ×103		=	2 × 400 ×103	= 97,2	МПа
		d ×(l - b)×(h				48 × (63 -14) × (9 - 5,5)
				- t1 )

что меньше допустимого [s ñì ]=100 МПа.

	2 ×T ×103		2 × 400 ×103	=18,9
tñð =		=			МПа
			48 ×63 ×14
	d ×l ×b

что меньше допустимого [t ñp ]» 0,6 ×[s ñì ]= 0,6 ×100 = 60 МПа.