фиг.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        ШПОНКОВИ СЪЕДИНЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

фиг. 2

Шпонковите съединения служат за предаване без приплъзване на въртящ момент от единия свързван детайл на другия. Например, ако трябва да бъде предаден въртящият момент от вала 1 (фиг.2) на диска 2, то трябва да се формира съединение. В противен случай двата детайла ще се движат независимо един от друг ·. Ако съединението се осъществи без съединяващ детайл, като се разчита само на силите на триене между съединяваните детайли, винаги съществува вероятност активните сили в съединението да станат по-големи от силите на триене и да започне приплъзване между детайлите.


 

 

фиг. 3

Един от начините за формиране на съединение без приплъзване е свързването да се осъществи посредством призматично тяло (шпонка 3, фиг.3), поместено в празнини (4 и 5, фиг.3), оформени в двата детайла ·. 


 

фиг. 4

Така шпонката става “посредник” – поема силите, формирани от въртящия момент на вала, и ги предава на диска · (фиг.4). 

Обикновено двата края на шпонката се оформят със заобляне (фиг.5а), но по конструктивни причини понякога то може да отсъства (фиг.5b и с).

   фиг. 5

              a)                         b)                             c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фиг. 6

фиг. 7

 

 

 

 

ОРАЗМЕРЯВАНЕ НА ШПОНКОВО СЪЕДИНЕНИЕ

 

Тъй като напречните размери на шпонката (b, h, t1 и t2, фиг. 6) са стандартизирани и се определят според диаметъра на вала (d, фиг. 6), оразмеряването се състои в определяне на дължината l. Тя трябва да е достатъчно голяма, така че шпонката да не се разруши или деформира недопустимо под действие на външните сили.

 

 

 

Основната причина, поради която шпонката може да се разруши е възникване и разпространяване на пукнатина в сечението с ширина b и дължина l ·. Разрушаването протича като срязване (фиг.7), поради което основното оразмерително условие е

t ≤ tдоп                                                (1)

Тангенциалното напрежение t се получава от силата Т, която предава въртящия момент:

.                                          (2)

 

От фигурите 4 и 6 се вижда, че силата  може да се изчисли от въртящия момент като

.                       (3)

 

Като се заместят уравненията 2 и 3 в уравнение 1, за дължината на шпонката се получава:

t ≤ tдоп   ®                ®       

 

и окончателно:                                     .                                                                (4)

   

фиг. 8

Освен на срязване, по време на работа шпонката е подложена и на смачкване. То се изразява в силно деформиране на повърхностите, по които шпонката контактува с вала и диска. Това деформиране се предизвиква от повърхностния натиск рсм (фиг.8) и може да доведе до авария в съединението. За да се осигури безаварийна работа на шпонката, трябва да е изпълнено оразмерителното условие

рсм ≤ рсм,доп .                                                (5)

 

От фиг.8 се вижда, че повърхностният натиск може да се определи като:

                                   и         .

 

Ако се приеме, че , то оразмерителното условие добива вида

рсм ≤ рсм,доп   ®     ≤ рсм,доп       ®               ≤ рсм,доп      

 

и като се вземе предвид ур.3:  ≤ рсм,доп     ®          ≤ рсм,доп     ,

 

за дължината на шпонката се получава второ оразмерително условие:

                             .                                                                                    (6)

 

В много случай от конструктивни съображения се налага и трето оразмерително условие:

                             .                                                                                             (7)

 

Действителната дължина на шпонката се приема да бъде равна на най-голямата от трите, изчислени по уравненията 4, 6 и 7 след подходящо закръгляне на размера..