Шпонкові з'єднання поділяють на ненапружені і на-напружені. Ненапружені з'єднання отримують при використанні призматичних (рис. 7.1) і сегментних (рис. 7.2) шпонок. У цих слу-чаях при складанні з'єднань в деталях не виникає монтажних на-напружень. Для забезпечення центрування і виключення контактної корозії (фретинг-корозії) маточини встановлюють на вали з на-тягом.
Напружені з'єднання отримують при застосуванні клинових (на-приклад, виразний клиновий, рис. 7.3) і тангенціальних (рис. 7.4) шпонок. При складанні таких з'єднань виникають попередні (монтаж-ні) напруги.
Основне застосування мають ненапружені з'єднання.
З'єднання призматичними шпонками. Конструкції з'єднань призматичними шпонками зображені на рис. 7.1. Робочими являють-ся бічні, більш вузькі межі шпонок висотою h. Розміри перетину шпонки і глибини пазів приймають за стандартом в залежності від діаметра (/ вала (табл. 7.1).
За формою торців розрізняють шпонки з округленими торцями -ісполненіе1 (рис. 7.1, а), з плоскими торцями - виконання 2 (рис. 7Л, б), з одним плоским, а іншим округленим торцем - исполне-ніе3 (рис. 7.1, в ).
Таблиця 7.1. Шпонки призматичні (вибірка) Розміри в мм (рис. 7.1)
Мал. 7.1. З'єднання призматичними шпонками
Шпонку запресовують в паз валу. Шпонку з плоскими торця-ми, крім того, поміщають поблизу деталей (кінцевих шайб, кілець і ін.), Що перешкоджають її можливого осьового переміщення. Приз-матические шпонки не утримують деталі від осьового зсуву вздовж вала. Для фіксації їх від осьового зсуву застосовують рас-порно втулки (/ на рис. 7.1), регулюючі гвинти (1 на рис. 7.2) і ін.
З'єднання сегментними шпонками (рис. 7.2). Сегментні шпонки, як і призматичні, працюють бічними гранями. Їх застосовують при передачі відносно невеликих обертаючих моментів, так як глибокий паз значно послаблює вал. Сегментні шпонки і пази для них прості у виготовленні, зручні при монтажі та демонтажі (шпонки вільно вставляють в паз і виймають). Глибока посадка шпонки забезпечує їй стійке положення. Широко застосовують в серійному і масовому виробництві.
З'єднання клиновими шпонками (рис. 7.3). Клинові шпонки име-ют форму односкосних самогальмуючі клинів з ухилом 1: 100. Такий же ухил мають і пази в маточинах. Клинові шпонки изготов-ляють без головок і з голівками. Головка служить для вибивання шпонки з паза. За нормами безпеки виступає головка повинна мати огорожу (/ на рис. 7.3). У цих з'єднаннях маточину встановлюють на валу з невеликим проміжком. Клинову шпонку забивають в пази валу і маточини з зазорами по бічних гранях, в результаті на робочих широких гранях шпонки створюються сили тертя, які можуть пере-давати не тільки крутний момент, але і осьову силу. Тому можна не застосовувати інших способів фіксації маточини від поздовжнього переміщення уздовж вала. З'єднання добре сприймає ударні і змінні навантаження.
При забиванні клиновий шпонки в з'єднанні виникають рас-порно радіальні сили, які викликають деформацію маточини і її радіальний зсув щодо вала, що порушує центри-вання деталі на валу і викликає биття. З'єднання клиновими шпонками застосовують в тихохідних передачах, область їх застосування скорочується.
З'єднання тангенціальними шпонками (рис. 7.4). Тангенціальна шпонка складається з двох односкосних клинів з ухилом 1. 100 каж-дий. Працює вузькими бічним гранями. Клини вводяться в пази валу і маточини ударом; утворюють напружене з'єднання. Розпірна сила між валом і маточиною створюється в дотичному (тангенці-ному) напрямку. У поєднанні ставлять дві тангенціальні шпонки під кутом 120 °, кожна шпонка передає момент тільки в одну сторону.
Застосовують для валів діаметром понад 60 мм при передачі великих моментів, що обертають зі змінним режимом роботи (на-приклад, кріплення маховика на валу двигуна внутрішнього згорить-ня та ін.).
Мал. 7.2. З'єднання сегментной шпонкой: / - гвинт інсталяційний; 2 кільце замкове пружинне
Мал. 7.3. З'єднання клиновий шпонкой
Мал. 7.4. З'єднання тангенціальними шпонками
Розрахунок шпонкових з'єднань
Основним критерієм працездатності шпонкових з'єднань є-ється міцність. Шпонки вибирають за таблицями ГОСТів в залежно-сті від діаметра вала, а потім з'єднання перевіряють на міцність. Розміри шпонок і пазів підібрані так, що міцність їх на зріз і вигин забезпечується, якщо виконується умова міцності на СМЯ-буття, тому основний розрахунок шпонкових з'єднань - розрахунок на СМЯ-тя. Перевірку шпонок на зріз в більшості випадків не проводять.
З'єднання призматичними шпонками (рис. 7.1 і 7.5) перевіряють за умовою міцності на зминання:
Сила, що передається шпонкою, Ft = 2 * 10 3 WT / d. На смятие розраховуються-ють виступаючу з вала частина шпонки.
Мал. 7.5. Розрахункова схема з'єднання призматической шпонкой