Глава 5. ШПОНОЧНЫЕ И ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В машиностроении применяют ненапряженные соединения (с помощью призматических и сегментных шпонок, Рис. 1) и напряженные соединення (с помощью клиновых шпонок). Шпонки этих типов стандартизованы, их Размеры выбирают по ГОСТам.
Основной недостаток соединений — отсутствие взаимозаменяемости и, как следствие, необходимость ручной пригонки или подбора.
Наибольшее применение имеют соединения с призматическими шпонками. Такие соединения в сравнении с напряженными более технологичны (легкий монтаж и демонтаж) и обеспечивают
Рис. 1. Основные типы шпоночных соединений: а — с призматической шпоикой, б - с сегментной шпонкой
1. Шпонки призматические обыкновенные (по ГОСТ 23360 — 78). Размеры, мм (см. скан)
лучшее центрирование деталей. Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение с отношением высоты к ширине от 
(для валов малых диаметров) до 
(для валов больших диаметров, табл. 
Глубина врезания шпонки в вал составляет 
Рабочими у призматических шпонок ивляются боковые узкие грани. В радиальном направлении предусмотрен зазор. В ответственных шпоночных соединениях сопряжения дна паза с боковыми сторонами выполняются по радиусу. Материал шпонок — чистотянутая
2. Допускаемые напряжения смятия 
для шпоночных соединений в подъемно-транспортном машиностроении
(см. скан)
сталь с пределом прочности 
Основным для соединений с призматическими шпонками является условный расчет на смятие (упругопластическое сжатие в зоне контакта).
Если принять для упрощения, что нормальные напряжения (давления) в зоне контакта распределены равномерно и плечо главного вектора давлений равно 
(где 
— диаметр вала), то
где 
— рабочая длина шпонки; 
— глубина врезания шпонки в ступицу; 
- допускаемое напряжение на смятие.
По формуле (1) обычно проверяют напряжения в зоне контакта или вычисляют предельный крутящий момент.
При необходимости по формуле (1) можно вычислить длину шпонки, однако обычно ее принимают в соответствии с длиной ступицы.
Проверку прочности шпонок на срез обычно не проводят, так как это условие удовлетворяется при использовании стандартных сечений шпонок и рекомендуемых значений [а]см.
Если условие (1) не выполняется, то в конструкции можио применить две Шпонки, установив их под углом 120 или 180°.
Сегментные шпонки благодаря более Глубокой посадке практически не имеют перекоса под нагрузкой; они взаимозаменяемы. Однако глубокий 
ослабляет вал, и сегментные шпоики используют преимущественно для закрепления деталей на концах валов (или 
других малонагружеьных участках вала).
Расчет соединений с сегментными шпонками также проводят по формуле 
принимая 
(см. рис. 1, б).
Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях
где 
— предел текучести наиболее слабого материала детали (вала, шпонки или ступицы); 
— коэффициент безопасности; при точном учете нагрузок 
в остальных случаях 
Если шпонки изготовлены из чистотянутой стали 
то принимают 
(меньшие значения — для ступиц из чугуиа и алюминиевых сплавов).
В редукторостроении для шпонок из стали 45 принимают (см. [2] к гл. 6): 
— при непрерывном использовании редукторов с полной нагрузкой;
— при среднем режяме использования редукторов; 
— при предельных статических нагрузках.
В подъемно-транспортном машиностроении 
принимают по данным табл. 2.
Для ступиц из текстолита и древесно-слоистых пластиков 
Если шпонки используют в качестве направляющих при осевом перемещении деталей под нагрузкой (подвижные шпоночные соединения), то допускаемые контактные давления в соединении ограничивают во избежание заедания и уменьшения износа. При незакаленных поверхностях и малой скорости перемещения принимают 
Применение шпоночных соединений для быстровращающихся, динамически нагруженных валов ответственного назначения не рекомендуется.
