Взаимозаменяемость. 2010. Взаимозаменяемость. Алексей гришанков

Шпоночные соединения предназначены для получения разъёмных соединений, передающих крутящие моменты. Они обеспечивают вращение зубчатых колес, шкивов и других деталей, монтируемых на валы по переходным посадкам, в которых наряду с натягами могут быть зазоры. Размеры шпоночных соединений стандартизированы.

Различают шпоночные соединения с призматическими (ГОСТ 23360), сегментными (ГОСТ 24071), клиновыми (ГОСТ 24068) и тангенциальными (ГОСТ 24069) шпонками. Шпоночные соединения (рисунки 4.1 и 4.2) с призматическими шпонками применяются в малонагруженных тихоходных передачах (кинематические цепи подач станков), в крупногабаритных изделиях (кузнечно-прессовое оборудование, маховики двигателей внутреннего сгорания, центрифуги и др.). Клиновые и тангенциальные шпонки воспринимают осевые нагрузки при реверсах в тяжело нагруженных соединениях. Наиболее широкое использование получили призматические шпонки.

Призматические шпонки имеют три исполнения (рисунок 4.3). Вид исполнения шпонки определяет форму паза на валу (рисунок 4.4). Исполнение 1 – для закрытого паза, для нормального соединения в условиях серийного и массового типов производства; исполнение 2 – для открытого паза с управляющими шпонками, когда втулка перемещается вдоль вала при свободном соединении; исполнение 3 – для полуоткрытого паза со шпонками, установленными на конце вала с плотным соединением, напрессованной втулки на вал, в единичном и мелкосерийном типах производства. Размеру шпонки зависят от номинального размера диаметра вала и определяются по ГОСТ 23360 (см. таблицу 4.1).

Рисунок 4.2 – Поперечное сечение шпонки и пазов:

а – сечение шпонки; б – сечение пазов (r – соответствует своему максимальному значению) а) б) в)

Рисунок 4.3 – Виды исполнений шпонок:

а – исполнение 1; б – исполнение 2; в – исполнение 3 а) б) в)

Рисунок 4.4 – Формы пазов на валах:

а – закрытый; б – открытый; в – полуоткрытый

Примеры условных обозначений шпонок:

1) Шпонка 16 × 10 × 50 ГОСТ 23360 (шпонка призматическая, исполнение 1; b × h = 16 × 10, длина шпонки l = 50).

2) Шпонка 2 (3) 18 × 11 × 100 ГОСТ 23360 (шпонка призматическая,исполнение 2 (или 3), b × h = 18 × 11, длина шпонки l = 100).

4.1.2 Посадки шпонок и рекомендации по выбору полей допусков

Основным посадочным размером является ширина шпонки b . По этому размеру шпонка сопрягается с двумя пазами: пазом на валу и пазом во втулке.

Шпонки обычно соединяются с пазами валов неподвижно, а с пазами; втулок – с зазором. Натяг необходим для того, чтобы шпонки не перемещались при эксплуатации, а зазор – для компенсации неточности размеров и взаимного расположения пазов. Шпонки вне зависимости от посадок изготавливаются по размеру b с допуском h9, что делает возможным их централизованное изготовление. Остальные размеры менее ответственны: высота шпонки h – по h11, длина шпонки l – по h14, длина паза под шпонку L – по H15.

Схемы расположения полей допусков для соединений с призматическими и сегментными шпонками приведены на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Схемы расположения полей допусков на размер b шпоночного соединения:

а – свободное; б – нормальное; в – плотное; – допуск шпонки; – допуск паза вала; – допуск паза втулкиПосадки шпонок осуществляются по системе вала (Сh). Стандартом допускаются различные сочетания полей допусков для пазов на валу и во втулке с полем допуска шпонки по ширине.

Выбор полей допусков рекомендуется выполнять по таблице 4.2.

Наибольшее распространение имеет нормальное соединение, когда втулка (зубчатое колесо) расположена по середине вала.

Свободное соединение применяется для направляющих шпонок (зубчатое колесо перемещается вдоль вала).

Плотное соединение используется в случае реверсивного вращения вала или при расположении шпонки на конце вала.

4.1.3. Требования к оформлению шпоночных соединений

Предельные отклонения размеров для выбранных полей допусков следует определять по таблицам ГОСТ 25347 или по таблицам 1.1, 1.2 и 1.3 данного пособия. Примеры оформления шпоночного соединения на сборочном чертеже, поперечных сечений вала и втулки, участвующих в соединении с призматической шпонкой, представлены на рисунках 4.6 и 4.7.

1 – втулка; 2 – шпонка; 3 – вал

Рисунок 4.6 – Выполнение шпоночного соединения:

а – поперечное сечение в сборе; б – сечение шпонкиПри выполнении поперечного сечения шпоночного соединения необходимо указать посадки, а у шпонки - поля допусков на размеры b и h шпонки в смешанном виде и шероховатости поверхностей. На чертежах поперечных сечений вала и втулки необходимо указать шероховатости поверхностей, поля допусков на размеры b , dи D в смешанном виде, а также следует нормировать размеры глубины пазов: на валу t 1 – предпочтительный вариант или ( d – t 1 ) с отрицательным отклонением и во втулке ( d + t 2 ) -предпочтительный вариант или ь с положительным отклонением. В обоих случаях отклонения выбираются в зависимости от высоты шпонки h (см. таблицу 4.1). Кроме этого, на чертежах поперечных сечений вала и втулки необходимо ограничивать допусками точность формы и взаимного расположения поверхностей. Предъявляются требования по допустимым отклонениям от симметричности шпоночных пазов и параллельности плоскости симметрии паза относительно оси детали (базы). Допуск параллельности следует принимать равным 0,5IT9, допуск симметричности при наличии в соединении одной шпонки – 2IT9, а при двух шпонках, расположенных диаметрально, – 0,5IT9 от номинального размера b шпонки. Допуски симметричности могут быть зависимыми в крупносерийном и массовом производстве.