Шпоночные и шлицевые соединения

Для соединения с валами (и осями) и передачи вращающего момента от вала к установленным на нем деталям (шкивам, зубчатым колесам, маховикам, муфтам и др.) или наоборот применяют шпонки.

К достоинствам шпоночного соединения следует отнести простоту сборки и разборки, надежность в эксплуатации, компактность и простоту конструкции. Недостатками является ослабление вала и соединяемой детали шпоночными пазами, значительная концентрация напряжений, высокие требования к точности и трудность обеспечения взаимозаменяемости.

Из множества различных шпонок наибольшее распространение получили призматические. Призматические шпонки подразделяют на обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений деталей с валами, направляющие, когда детали должны иметь возможность перемещаться вдоль валов, и скользящие, перемещающиеся вдоль вала вместе с деталями.

Размеры сечений шпонки (ширину b и высоту h), глубину паза вала t_i выбирают в зависимости от диаметра вала d по ГОСТ 23 360–78.

Длину шпонки (с закругленными концами) находят из расчета на смятие по следующей формуле:

где — передаваемый шпоночным соединением крутящий момент; / — длина шпонки;

[а]_см — допускаемое напряжение на смятие.

Затем длину шпонки округляют в большую сторону в соответствии с ГОСТ 23 360–78.

В случае, когда прочность шпоночного соединения недостаточна, ставят две или три шпонки под углом 180° или 120^е. При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка между шпонками распределяется равномерно.

Для ответственных соединений призматическую шпонку проверяют на срез.

Шлицевые (или зубчатые) соединения вал-ступица представляют собой соединения, образуемые выступами-зубьями на валу, входящими в соответствующие пазы ступицы. Эти соединения можно представлять как многошпоночные, у которых шпонки выполнены как единое целое с валом.

Шлицевое соединение по сравнению со шпоночным имеет следующие преимущества:

• — лучшее центрирование и более точное направление деталей на валу при осевом перемещении;
• — ббльшую нагрузочную способность благодаря значительно большей рабочей поверхности и более равномерному распределению давления по высоте зуба;
• — ббльшую усталостную прочность вала, чем вала со шпоночными канавками.

Шлицевые соединения применяют в качестве неподвижных соединений для постоянного соединения ступицы с валом и подвижных, допускающих осевое перемещение ступицы по валу.

По форме профиля зубьев различают три типа соединений: прямобочные, эволъвентные и треугольные.

Шлицы проверяют на смятие так же, как и шпонки, введя коэффициент К «0,7−0,8 при подсчете площади боковых граней для прямобочных зубьев из-за неравномерности распределения нагрузки между ними.