Шпоночные соединения

Существует четыре основных типа шпонок: призматические (рис. 1), сегментные (рис. 2), торцевые (рис. 3) и цилиндрические (рис. 4).

Рис. 1. Шпоночное соединение с призматической шпонкой.	Рис. 2. Шпоночное соединение с сегментной шпонкой.
Рис. 3. Шпоночное соединение с торцевой шпонкой.	Рис. 4. Шпоночное соединение с цилиндрической шпонкой.

Размеры призматических и сегментных шпонок стандартизированы. Наибольшее применение имеют соединения с призматическими шпонками. Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине от h/b = 1 (для валов малых диаметров) до h/b = 0,5 (для валов больших диаметров). Глубина врезания шпонки в вал составляет ≈ 0,6h. Если призматическая шпонка выбрана из стандартных, то расчет на срез для нее не обязателен.

Сегментные шпонки благодаря более глубокой посадке практически не имеют перекоса под нагрузкой, они взаимозаменяемы. Однако глубокий паз ослабляет вал, и сегментные шпонки используют преимущественно для закрепления деталей на концах валов (или других малонагруженных участках вала).

Допускаемые напряжения на смятие для шпонки обуславливаются режимами работы шпоночного соединения. При спокойном режиме принимают [σ_см] до 150 МПа.

Широко распространены в общем машиностроении значения [σ_см] = 60 ÷ 90 МПа при неподвижных шпонках для сопрягаемых элементов из чугунного литья, стального литья и стали.

В машиностроении также принимают [σ_см] ≈ (0,3 ÷ 0,5) σ_T для подвижных соединений и [σ_см] ≈ (0,1 ÷ 0,2) σ_T для неподвижных, где σ_T - предел текучести материала шпонки.

Если при расчете условие прочности не выполняется, то в конструкции можно применить две шпонки, установив их под углом 120° или 180°.