Расчет шпонок производится в следующем порядке:
1) по соответствующему стандарту и выбранному диаметру вала подбираются номинальные размеры шпонки;
2) производится проверочный расчет шпонки на смятие и срез.
Метод расчета шпонок может быть использован также для деталей машин, работающих на смятие и срез.
Клиновая врезная шпонка — рабочие грани проверяются на смятие по формуле
?см = 12 Мкр / bl(b + 6fd) ? [?]см кг/см2,
где Мкр — крутящий момент, передаваемый соединением, в кгсм;
b — ширина поперечного сечения шпонки в см;
d — диаметр вала в см;
f — коэффициент трения скольжения, f = 0,1 ? 0,2;
?см — фактическое напряжение на смятие в кг/см2
[?]см — допускаемое напряжение на смятие в кг/см2.
По этой же формуле рассчитываются и шпонки на лыске.
Клиновая фрикционная шпонка — рабочие грани проверяются на смятие по формуле
?см = Мкр / fdbl ? [?]см кг/см2,
Тангенциальная шпонка — рабочие грани проверяются на смятие по формуле
?см = Мкр / (0,45 + 0,5f)dhl ? [?]см кг/см2,
где h — высота шпонки в см.
Призматические шпонки — рабочие грани проверяются на смятие, а продольное сечение шпонки — на срез по формулам:
?см = 4Мкр / dhl ? [?]см кг/см2,
?сp = 2Мкр / dbl ? [?]сp кг/см2,
где ?сp и [?]сp — фактическое и допускаемое напряжения на срез в кг/см2.
Сегментные шпонки — выступающая часть торца проверяется на смятие, а продольное сечение шпонки — на срез по формулам:
?см = 4Мкр / dlc ? [?]см кг/см2,
?сp = 2Мкр / dlb ? [?]сp кг/см2,
где с — высота выступающей части торца шпонки.
Если сечение шпонки выбрано точно по стандарту, то проверку на срез можно не производить. Если же при проверочном расчете окажется, что фактическое напряжение на смятие превышает допускаемое, то необходимо либо увеличить длину шпонки (если это возможно по конструктивным соображениям), либо поставить две шпонки.
