шпонкові з’єднання

Шпонкові з'єднання - один з видів з'єднань вала з втулкою, в якому використаний додатковий конструктивний елемент (шпонка), призначений для запобігання їх взаємного повороту. Найчастіше шпонка використовується для передачі крутного моменту в з'єднанні валу з зубчастим колесом або зі шківом, нерухомих по відношенню один до одного.

Однак можливі й інші сполуки (рухливі), наприклад, такі, в яких зубчасте колесо (блок зубчастих коліс), полумуфта або інша деталь можуть переміщатися в осьовому напрямку, а шпонка разом з валом служить направляє поздовжнього переміщення і передає крутний момент. Довгі напрямні шпонки зазвичай кріплять до валу гвинтами.

Шпонки в рухомих з'єднаннях можуть бути закріплені на втулці і служать для передачі крутного моменту або для запобігання повороту втулки в процесі її переміщення уздовж нерухомого вала, як це зроблено у кронштейна важкої стійки для вимірювальних головок типу мікрокатори. В цьому випадку направляючої є вал з шпонковим пазом.

На відміну від сполук «вал - втулка» з натягом, які забезпечують взаємну нерухомість деталей без додаткових конструктивних елементів, шпонкові з'єднання є роз'ємними. Вони дозволяють здійснювати розбирання і повторне складання конструкції із забезпеченням того ж ефекту, що і при первинній збірці. Поперечний переріз шпоночно з'єднання з призматичної шпонкою представлено нижче.

Мал. Перетин шпоночно з'єднання з призматичної шпонкою

Для розміщення шпонки необхідні відповідні конструктивні елементи (в даному випадку - пази) на валу і у втулці. На поперечному перерізі шпоночно з'єднання показані три посадки: центрирующее з'єднання вал - втулка (Ø20 Н 7 / js 6) і два з'єднання по ширині шпонки: шпонка - паз вала (6 N 9 / h 9) і шпонка - паз втулки (6 Js 9 / h 9).

У розмірної ланцюга по висоті шпонки спеціально передбачений зазор за номіналом (сумарна глибина пазів втулки і валу більше висоти шпонки). Якщо призматичну шпонку з закругленими торцями закладають в глухий паз на валу, по довжині шпонки утворюється з'єднання з нульовим гарантованим зазором Н 15 / h 14 (на малюнку не показано).

Точність центрування деталей в шпонкових з'єднань забезпечується посадкою втулки на вал. Це гладке циліндричне з'єднання, яке можна призначити з дуже малими зазорами або з невеликими натягами, отже, переважно використання перехідних посадок.

За формою шпонки поділяються на призматичні, сегментні, клинові і тангенціальні. Сегментні і клинові шпонки зазвичай використовують в нерухомих з'єднаннях. Призматичні шпонки дають можливість отримувати як рухомі, так і нерухомі з'єднання. Основні розміри, що характеризують призматичне шпонкові з'єднання, показані нижче.

Розміри перерізів шпонок і пазів стандартизовані і вибираються згідно з відповідними стандартами в залежності від діаметра вала, а вид шпонкового з'єднання визначається умовами його роботи. У стандартах на шпонки деяких видів передбачені різні виконання, наприклад, призматичні шпонки з двома закругленими торцями, з одним заокругленим торцем і з незакруглені торцями, сегментні шпонки «повні» і зі зрізаним краєм сегмента.

Мал. Основні розміри з'єднання c призматической шпонкой, де

h - висота шпонки; t 1 - глибина паза вала; t 2 - глибина паза втулки;

b - ширина шпонки і пазів втулки; d - діаметр сполучення;

l - довжина шпонки і паза вала

Довжини призматичних шпонок l по ГОСТ 23360-78 «Основні норми взаємозамінності. З'єднання шпони з призматичними шпонками. Розміри шпонок і перетинів пазів. Допуски і посадки »вибирають з ряду: 6, 8, 10, 12, 14, 16,

18 і далі до 500 мм з полем допуску h 14. Для довжини L паза встановлено поле допуску Н 15.

Стандарт встановлює наступні поля допусків розмірів шпонок:

· Висоти h h 9, а при висоті h понад 6 мм h 11.

Стандартом встановлені три види шпонкових з'єднань (нормальне, вільне і щільне) і відповідні поля допусків ширини пазів шпон.

Таблиця Поля допусків ширини пазів в шпонкових з'єднаннях

з призматичними шпонками

Поле допуску ширини паза

Вільне з'єднання використовують для забезпечення невідповідальних конструкцій, а також для рухливих з'єднань зі шпонковими сполуками, які працюють як напрямні поздовжнього переміщення. Нормальні шпонкові з'єднання застосовують в більшості виробів, якщо до них не пред'являються особливі функціональні вимоги. Щільне з'єднання призначають для запобігання великих динамічних навантажень при вибірці зазорів в з'єднаннях по ширині шпонки з ударами. Такі умови роботи зустрічаються у виробах зі старт-стопи режимами або з частим реверсированием напрямку обертання валів.

Для забезпечення якості шпоночно з'єднання, яке залежить від точності розташування пазів валу і втулки, призначають допуски симетричності і паралельності площини симетрії паза щодо площини, що проходить через вісь посадкової циліндричної поверхні. Допуски вказують відповідно до ГОСТ 2.308-79 «Єдина система конструкторської документації. Вказівка ​​на кресленнях допусків форми і розташування поверхонь ».

Числові значення допусків розташування визначають із співвідношень:

де Т шп - допуск ширини паза b;

Т парал - допуск паралельності;

Т сім - допуск симетричності в диаметральном вираженні.

Отримані розрахункові значення допусків розташування округлюють до стандартних по ГОСТ 24643.

Сегментні шпонки застосовують, як правило, для передачі невеликих крутних моментів. Поля допусків ширини паза сегментного шпоночно з'єднання в залежності від характеру шпоночно з'єднання представлені нижче.

Таблиця Поля допусків ширини пазів в шпонкових з'єднаннях з сегментними шпонками.

Поле допуску ширини паза

Для термооброблених деталей допускаються граничні відхилення ширини паза вала по Н 11, ширини паза втулки по D 10.

Стандарт встановлює поля допусків розмірів шпонки по ширині b h 9, по висоті h h 11 і по діаметру D h 12.

Таблиця Параметри шорсткості поверхні елементів шпоночно з'єднання

Допуск розміру по квалітетам

Номінальні розміри (мм)

R а. мкм, не більше

При призначенні висотних параметрів шорсткості поверхонь слід звернути увагу на узгодженість їх з найбільш жорсткими допусками макрогеометрії.