Шпоночные соединения

Служат для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот.
Наибольшее распространение получили ненапряженные шпоночные соединения, в которых окружное усилие воспринимается боковыми поверхностями шпонок

Призматические и сегментные шпонки стандартизованы и подбираются по таблицам ГОСТ в зависимости от диаметра вала. Длина шпонок рассчитывается. Материал шпонок – Сталь 45, Сталь 50, для призматических шпонок – чистотянутая по профилю. Как правило, применяют лишь одну шпонку вследствие трудности пригонки нескольких (не более двух)

Расчет ненапряженных шпоночных соединений

Для упрощения расчета предполагается равномерная эпюра распределения нагрузок на боковую поверхность шпонки (хотя в действительности она неравномерна).
Шпонки рассчитываются на смятие и срез от действующего по диаметру вала окружного усилия

1 2 3

где hb, l – высота, ширина и длина шпонки;

[σ]см, [τ] – допускаемые напряжения смятия и среза

Длина шпонки выбирается по более опасному напряженному состоянию

Соединения шпоночные с призматическими шпонками по ГОСТ 23360

Основные размеры шпонок и сечений пазов

шпонка призматическая

Диаметр вала d, мм Ширина шпонки b Высота шпонки h Радиус закругления или фаска Sх45° Глубина паза вала t1 Глубина паза ступицы t2
св. 12 до 17 5 5 0,16 – 0,25 3,0 2,3
св. 17 до 22 6 6 0,16 – 0,25 3,5 2,8
св. 22 до 30 8 7 0,16 – 0,25 4,0 3,3
св. 30 до 38 10 8 0,25 – 0,4 5,0 3,3
св. 38 до 44 12 8 0,25 – 0,4 5,0 3,3
св. 44 до 50 14 9 0,25 – 0,4 5,5 3,8
св. 50 до 58 16 10 0,25 – 0,4 6,0 4,3
св. 58 до 65 18 11 0,25 – 0,4 7,0 4,4
св.65 до 75 20 12 0,4 – 0,6 7,5 4,9
св. 75 до 85 22 14 0,4 – 0,6 9,0 5,4
св. 85 до 95 25 14 0,4 – 0,6 9,0 5,4
св. 95 до 110 28 16 0,4 – 0,6 10,0 6,4
св. 119 до 130 32 18 0,4 – 0,6 11,0 7,4

Ряд длин шпонок: 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

Пример условного обозначения шпонки исполнения 1 по ГОСТ 23360-78 b = 18мм, h = 11мм, l = 70мм:
Шпонка 18×11×70 ГОСТ 23360-78
То же, исполнение 2:
Шпонка 2-18×11×70 ГОСТ 23360-78

Соединения шпоночные с сегментными шпонками по ГОСТ 24071

шпонка сегментная

Диаметр вала d, мм Сечение шпонки bxhxD Длина шпонки l Глубина паза вала t1 Глубина паза ступицы t2 r или Sх45° r1 или S1х45°
св. 12 до 14 4х6; 5х16 15,7 5,0 1,8 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св.14 до 16 4х7; 5х19 18,6 6,0 1,8 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 16 до 18 5х6; 5х16 15,7 4,5 2,3 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 18 до 20 5х7; 5х19 18,6 5,5 2,3 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 20 до 22 5х9х22 21,6 7,0 2,3 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 22 до 25 6х9х22 21,6 6,5 2,8 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 25 до 28 6х10х25 24,6 7,5 2,8 0,25 – 0,4 0,16 – 0,25
св. 28 до 32 8х11х28 27,3 8,0 3,3 0,4 – 0,6 0,25 – 0,4
св. 32 до 38 10х13х32 31,4 10,0 3,3 0,4 – 0,6 0,25 – 0,4
св. 38 до 44 12х19х65 59,1 16,0 3,3 0,4 – 0,6 0,25 – 0,4

Пример условного обозначения шпонки исполнения 1 по ГОСТ 24071-80 сечением b × h = 5 × 6,5 мм :
Шпонка 5×6,5 ГОСТ 24071-80
То же, исполнения 2 сечением b х h1 = 5 х 5,2 мм
Шпонка 2-5×5,2 ГОСТ 24071-80