Какие есть шпонки
С тем, зачем нужна шпонка, мы уже разобрались, однако очень важно будет отметить тот факт, что существуют различные варианты исполнения шпонок, каждый из которых будет иметь свои стандарты изготовления, следовательно, уникальные параметры, характеристики и предназначение для применения. Именно по этой причине мы так же рассмотрим, какие есть шпонки и какие у них эксплуатационные свойства
Обратите внимание, что шпонки одной и той же формы и конструкции могут обладать различными размерами. Основные параметры и допуски изготовления, само собой, написаны в соответствующих нормативах ГОСТ, но зачастую очень многие предприятия осуществляют изготовление шпонок на заказ по чертежам заказчика. А в некоторых случаях, заказчик может сделать шпонку из шпоночной стали самостоятельно
А в некоторых случаях, заказчик может сделать шпонку из шпоночной стали самостоятельно.
Таким образом, у потенциального клиента всегда есть возможность купить шпонку в соответствии с представленным модельным рядом или же заказать индивидуальный образец. Как правило, при изготовлении шпонки проходят процесс термообработки, позволяющий им выдерживать прочность в 600МПа, после чего им придается определенная конструкционная форма, подразделяющая их по виду соединения на:
- призматические
- сегментные
- цилиндрические
- тангенциальные.
- клиновые.
Призматические шпонки, в свою очередь, так же подразделяют на 3 дополнительных вида исходя из их принципа действия: на закладные, на направляющие и на скользящие. Так как установка данного типа шпонок достаточно проблематична в плане их индивидуального подгона в пазы, а при полном износе они могут опрокидываться, то в большом производстве этот вид продукции используется достаточно редко.
В отличии от предыдущего варианта конструкции, сегментные шпонки не требуют в момент установки никакой подгонки, и не имеют свойства опрокидываться, что сказывается на их достаточно частом использовании. Однако применение такого типа шпонок ограничено на деталях с большим сечением вала, поэтому сегментную разновидность невозможно будет встретить на участках со множеством изгибов вала.
Цилиндрические шпонки по принципу работы схожи с призматическими. Они тоже редкий гость в крупномасштабном производстве из-за того, что они требуют одинаковой степени плотности и твердости соединяемых изделий. Во многом именно эта особенность и мешает их частому применению. Собственно, основным местом установки цилиндрических шпонок являются именно концевые участки вала.
Тангенциальная шпонка представляет собой конструкцию из двух элементов, которые напоминают призматический клин с сечением прямоугольного поперечного типа. Такой вид шпонок монтируется попарно под наклоном от 120° до 180°. Одним из главных достоинств у такого типа изделия является то, что их материал осуществляет работу на сжатие. Основной их сферой применения является тяжелое машиностроение.
Наконец, разбирая то, какие есть шпонки, мы подошли к последней разновидности, а именно к клиновым шпонкам. Такой тип по праву считается наиболее эффективным и очень распространенным ввиду множества своих неоспоримых преимуществ. Например, изделия клинового вида могут выдерживать незначительную осевую нагрузку, и при этом отлично функционировать при нагрузках переменного типа.
Полотно шпоночное по ГОСТ 8787
Шпоночный материал или по-другому шпоночное полотно используется как основа для изготовления шпонок. Материал выпускается в виде стандартизированных по размеру сечения металлических прутков, изготовленных из качественной конструкционной углеродистой стали.
Шпоночное соединение относится к так называемому нерезьбовому виду соединений. Его функциональная задача — зафиксировать с помощью шпонки деталь на валу, удержать ее в заданном месте при значительных осевых нагрузках и передавать ей крутящий момент, обеспечив долговечность механического устройства при непрерывной его работе.
Поэтому чаще всего для изготовления шпоночного материала используют калиброванную на специальных станках сталь повышенной прочности марки Ст45, известную также под названием «шпоночная чистотянутая сталь», из которой с помощью дополнительной холодной обработки на штамповочных либо токарных станках получают заготовки в виде прутков заданного ГОСТом размера.
В случаях, когда шпонкам требуется обеспечить более высокую прочность, допускается использование для их изготовления и других марок стали с пределом прочности не ниже 590 МПа.
В качестве исходных заготовок для производства шпонок используют шпоночный материал в виде стальных прутков прямоугольного сечения, изготовленные в соответствии с ГОСТ 8787-68. Размер сечений стандартизирован в зависимости от диаметра вала и регламентируются согласно ГОСТ 23360-78, а длина шпонок рассчитывается в зависимости от передаваемых усилий.
В соединении шпонка устанавливается в шпоночном пазу вала и входит в шпоночную канавку присоединяемой детали. Таким образом, шпонка, находясь одной своей частью в валу, а другой в шпоночной канавке детали, соединяет их, фиксируя относительно друг друга, что позволяет обеспечить одновременное вращение вала и детали.
Глубина, ширина и длина, прорезанного на валу в осевом направлении паза, определяются размерами шпонки, а глубина паза в детали зависит от высоты шпонки и определяется стандартами. Как правило, шпонка входит в вал на 0,6 от ее высоты, а в деталь — на 0,4. Ф
орма поперечного сечения у шпонок прямоугольная. При этом для валов небольших диаметров соотношение высоты к ширине шпонки равно 1 х 1, а для валов больших диаметров, соответственно, 1 х 2.
Соединение с помощью шпонки, изготовленной из шпоночного материала по ГОСТ 8787-68, легко и быстро выполнимо, компактно, разборно и достаточно долговечно, а значит экономически выгодно.
В компании ООО «Современные крепежные технологии» можно купить шпоночный материал, выполненный по ГОСТ 8787-68. Обращайтесь и мы поможем оперативно выбрать необходимую для изготовления шпонок продукцию. Цены на полотно шпоночное можно уточнить у наших специалистов по телефонам: +375 17 245-96-46, +375 17 245-64-04.
Материал шпонок
Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.
В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.
Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.
Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.
Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.
В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.
Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.
Допуски и посадки шпоночных соединений
Общие сведения о шпоночных соединениях
Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворачивания относительно неподвижного корпуса. Более подробно о видах шпоночных соединений здесь.
В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке.
По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.
Обычно шпонки устанавливают в пазах на валу по неподвижной, а втулки – по одной из подвижных посадок. Натяг шпонки необходим, чтобы шпонка не выпадала при монтаже и не передвигалась при эксплуатации, а зазор при втулке, – чтобы компенсировать неизбежные неточности размеров, формы и взаимного расположения пазов. В машиностроении наибольшее применение получили соединения с призматическими шпонками. Их размеры и размеры шпоночных пазов нормируются ГОСТ 23360-78 «Шпонки призматические. Размеры, допуски и посадки». Предельные отклонения размеров призматических шпонок по ширине и высоте установлены для трех исполнений шпонок (рис. 1):
- с закруглениями по обоим концам (А);
- прямоугольные (В);
- с закруглением на одном конце (С).
Рис. 1. Виды исполнений призматических шпонок (вид сверху)
Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки.
Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.
Глубина паза у вала под шпонку задается размером l, (предпочтительно) или d-t1, глубина паза у отверстия под шпонку – размером t2 или D+t2 (рис. 2).
Рис. 2. Параметры шпоночного соединения
Размеры шпонок изготавливаются: по ширине b шпонки (рис. 2) с полем допуска h9, по высоте h шпонки с полем допуска h11 (при высоте шпонки 2 …6 мм – по B9), по длине l шпонки с полем допуска h14. Такое назначение полей допусков на размеры призматических шпонок делает возможным их централизованное изготовление независимо от посадок.
Все виды шпоночных соединений образуются в системе вала. Вид соединения выбирается в зависимости от его функционального назначения с учетом технологии сборки. Для предпочтительного применения стандартом предусмотрено три вида соединения (рис. 3):
- Свободное – соединение с гарантированным зазором для возможности перемещения втулки вдоль вала со шпонкой. Соединение подвижное. Для ширины паза на валу задается поле допуска Н9, для ширины паза втулки – Z10.
- Нормальное – соединение с переходной посадкой, с большей вероятностью в получении зазора, не требующее частых разборок. Соединение неподвижное. Для ширины паза на валу задается поле допуска N9, для ширины паза втулки – J9.
- Плотное – соединение с переходной посадкой, с приблизительно равной вероятностью получения зазоров и натягов, применяющееся при редких разборках и реверсивных нагрузках. Соединение неподвижное. Для ширины паза вала и втулки задается одно поле допуска H9.
Стандартом установлены поля допусков по ширине шпонки и шпоночных пазов b для свободного, нормального и плотного соединений. Длина пазов вала и отверстия под шпонку изготавливается с полем допуска Z15, глубина пазов вала и отверстия – с полем допуска Z12. К местам установок шпонок предъявляются дополнительные требования по расположению поверхностей.
***
А-А
Черт. 2
Примечание. На рабочем чертеже должен проставляться один размер для вала U (предпочтительный вариант) или (d—ft) и для втулки—(d+^г)-
2, 3. (Измененная редакция, Изм. № 1).
4. Размеры йъ и / и их предельные отклонения — по 2-му ряду ГОСТ 12876—67.
5. Фаски s2X45° — по ГОСТ 10549—80.
6. Материал шпонок — сталь чистотянутая для шпонок по ГОСТ 8787—68. Допускается применять другую сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МН/м2 (60 кгс/мма).
7. Размеры сечений пазов и предельные отклонения глубины паза должны соответствовать указанным на черт. 2 и в табл. 3.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
8. Предельные отклонения ширины шпоночного паза b должны соответствовать полям допусков: Н9 — по валу, D10 — по втулке.
Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения размера ширины паза вала, соответствующие полю допуска Н11.
Таблица 3
мм
| Шпоночный паз | ||||||||
| Сечение
шпонки |
Глубина | Радиус а акру г-
itAtiim #*. и пи |
||||||
| Диаметр вала d | Ширина | Вал fi | Втулка U | ЛСНИН Г| или фаска aiX45° | ||||
| bXh | Ь | Но-
МИН. |
Пред.
откл. |
Номин. | Пред.
откл. |
не менее | не более | |
| От 22 до 30 | 8X7 | 8 | 4 | 3,3 | 0,16 | 0,25 | ||
| Св. 30 до 38 | 10X8 | 10 | 5 | |||||
| Св. 38 до 44 | 12X8 | 12 | 1/ | |||||
| » 44 » 50 | 14X9 | 14 | 5,5 | 3,8 | 0,25 | 0,40 | ||
| » 50 » 58 | 16X10 | 16 | 6 | +0,2 | 4,3 | +0,2 | ||
| » 58 » 65 | 18X11 | 18 | 7 | 4,4 | ||||
| Св. 65 до 75 | 20X12 | 20 | 7,5 | 4,9 | ||||
| > 75 > 85 | 22X14 | 22 | о | 5,4 | ||||
| » 85 » 95 | 25X14 | 25 | 0,40 | 0,60 | ||||
| » 95 > 110 | 28X16 | 28 | 10 | 6,4 | ||||
| > 110 » 130 | 32X18 | 32 | и | 7,4 | ||||
| Св. 130 до 150 | 36X20 | 36 | 12 | 8,4 | ||||
| » 150 » 170 | 40X22 | 40 | 13 | +0,3
п |
9,4 | +0,3 | 0,70 | 1,00 |
| » 170 » 200 | 45X25 | 45 | 15 | и | 1014 |
9. Вместо контроля размеров t± и /2 допускается контролировать размеры (d—ti) и предельные отклонения которых
должны соответствовать указанным в т^бл. 4.
Предельные отклонения размеров
| Высота шпонок h | d-ti | d+ti |
| От 7 до 18 | -0.2 | +0,2 |
| Св. 18 до 45 | —0,3 | +0.3 |
(Измененная редакция, Изм. № 1).
10. Теоретическая масса шпонок .указана в справочном приложении 1.
11. Предельные отклонения размеру длины паза вала должны соответствовать полю допуска Н15.
12. Контроль размеров шпоночных пазов и их расположения относительно соответствующих цилиндрических поверхностей — по ГОСТ 24109-80 — ГОСТ 24118-80, ГОСТ 24120—80 и ГОСТ 24121—80.
13. Для изделий, спроектированные до i января 1980 г., допускаются предельные отклонения ра:*меров шпоночных соединений, указанные в справочном приложении 3 ГОСТ 23360—78.
14. Параметры шероховатости поверхности элементов шпоночных соединений приведены в рекомендуемом приложении 3.
11—14. (Введены дополнительно, 1).
ЙРМОМШ 1
Справочное
Размеры в мм
| ь | 8 | 10 | 12 | н | 16 | 18 | 30 | 22 | 25 | 28 | 32 | 36 | 40 | 45 |
| h | 7 | 8 | 8 | 9 | 10 | И | 12 | 11 | U | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 |
| 1 | Теоретическая масса 1000 шпонок исполнения 3, кг | |||||||||||||
| 25 | 8,6 | 13,1 | ||||||||||||
| 28 | 9,9 | 15,0 | 16,5 | |||||||||||
| 32 | UJ | 17,5 | 20,6 | |||||||||||
| 36 | 13,4 | 20,0 | 23,1 | to —а | ||||||||||
| 40 | 15,2 | 22,5 | 26,2 | 32,0 | ||||||||||
| 45 | 17,4 | 25,6 | 29,9 | 37,1 | 44,4 | |||||||||
| 50 | 19,6 | 28,8 | ЗУ, | 41,9 | 51,1 | 64,4 | ||||||||
| 56 | 22,2 | _32£ | 38,8 | 47,7 | 58,1 | 78,5 | 93Л | |||||||
| 63 | 25,2 | 36,9 | 43,3 | 54,3 | 88,9 | 84J | 104,9 | 124,9 | ||||||
| /0 | 28,4 | 41,4 | 88,8, | JM | 76,2 | 96,3 | 119,0 | 141,7 | 164,8 | |||||
| 80 | 32,6 | 47,6 | 58,3 | 71,5 | 88,8 | 112,0 | т | 165,7 | 192,1 | 253,0 | ||||
| 90 | 37,0 | 52,9 | 63,9 | 81,4 | 101,0 | 127,0 | 156,0 | 189,7 | 219,8 | 288,0 | 357,0 | |||
| 100 | 60,1 | 71,4 | 91,8 | Щ | 183,0 | 175,0 | 213,7 | 286,7 | 323,0 | 402,0 | 512,0 | 602,0 | ||
| НО | 66,3 | 78,9 | 101,0 | 126,0 | 158,0 | 194,0 | 237,7 | 274,0 | ДО | Ж | ДО | 675,0 | ||
| 125 | 89,2 | 118.0 | 185,0 | 181,0 | 222,0 | 273,8 | 314,9 | 370,0 | 5185 | 651,0 | 775,0 | 1007,0 |
Размеры в мм
Продолжение
| ь | 8 | 10 | 12 | и | 16 | 18 | 20 | 22 | 2S | 28 | 32 | 36 | 40 | 45 |
| h | 7 | 8 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 14 | и | 16 | 13 | 20 | 22 | 25 |
| 1 | Теоретическая масса 1000 шпонок исполнения 3, кг | |||||||||||||
| 140 | 100,4 | 131,0 | 164,0 | 205,0 | 250,0 | 309,8 | 355,9 | 464,0 | 583,0 | 738,0 | 882,0 | 1143,0 | ||
| 160 | 149,0 | 189,0 | 236,0 | 288,0 | 357,8 | 410,5 | 534,0 | 673,0 | 851,0 | 1021,0 | 1319,0 | |||
| 180 | 214,0 | 267,0 | 326,0 | 405,8 | 475,1 | 604,0 | 764,0 | 964,0 | 1159,0 | 1496,0 | ||||
| 200 | 298,9 | 364,0 | 453,9 | 519,7 | 675,0 | W | 1077,0 | 1297,0 | 1673,0 | |||||
| 220 | 401,0 | 501,9 | ЗД | 745,0 | 945,0 | 1190,0 | 1435,0 | 1849,0, | ||||||
| 250 | 573,9 | 656,2 | 851,0 | 1080,0 | 1360,0 | 1642,0 | 2114,0 _ | |||||||
| 280 | 738,1 | 956,0 | 1216,0 | 1530,0 | 1849,0 | 2379,0 _ | ||||||||
| 320 | 1084,0 | 1388,0 | 1743,0 | 2112,0 | 2715,0 | |||||||||
| 360 | 1557,0 | 1968,0 | 2387,0 | 3066,0 | ||||||||||
| 400 | 2192,0 | 2678,0 | 3439,0 | |||||||||||
| 450 | 3856,0 | |||||||||||||
| Для шпонок исполнения 1 масса уменьшается на | 0,76 | 1,35 | 1,94 | 2,97 | 4,31 | 6,00 | 8,09 | П,2 | 15,1 | 21,0 | 31,1 | 43,7 | 59,3 | 85,3 |
| Для шпонок исполнения 2 масса
мршиайтра ня |
0,38 | 0,67 | 0,97 | 1,48 | 2,15 | 3,00 | 4,04 | 5,6 | 7,5 | 10,5 | 15,5 | 21,8 | 29,6 | 42,6 |
Шпонки и шпоночные пазы в редукторах. Типы и назначение.
Изготовить общепромышленный редуктор, как, впрочем, и любое другое оборудование, без шпонок и шпоночных пазов невозможно. Основное назначение шпоночных соединений – передача вращения и тяги от вала к ступице или втулке и наоборот. Немаловажная функция, про которую мало упоминается в каталогах – шпонка является своеобразным предохранителем в редукторе. При критической нагрузке должна разрушаться именно шпонка, а не более дорогостоящие детали и узлы механизма.
В промышленности существует множество различных типов шпонок и шпоночных соединений – призматические, сегментные, клиновые, цилиндрические и пр. Их размеры и допускаемые отклонения регламентируются следующими стандартами:
- ГОСТ 24071-97 – сегментные шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 24068-80 – клиновые шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 23360-78 – призматические шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 10748-79 – призматические высокие шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 24069-80 – тангенциальные нормальные шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 12207-79 – цилиндрические шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 8790-79 – призматические шпоночные пазы и шпонки с креплением на валу.
Однако в редукторостроении наибольшее распространение получили призматические и сегментные шпонки. Их мы и рассмотрим.
Размеры призматических шпонок и шпоночных пазов в зависимости от длины вала по ГОСТ 23360-78
| Диаметр вала, D | Сечение шпонки, b x h | Глубина паза | Длина шпонки, l | Радиус закругления | Фаска | |||
| на валу, t1 | на втулке, t2 | Шпоночного паза, r1 | Шпонки, r | Шпоночного паза, с1 | Шпонки, с | |||
| от 6 до 8 | 2 x 2 | 1,2 | 1 | 6 — 20 | 0,08 | 0,16 | 0,16 | 0,25 |
| свыше 8 до 10 | 3 x 3 | 1,8 | 1,4 | 6 — 36 | ||||
| свыше 10 до 12 | 4 x 4 | 2,5 | 1,8 | 8 — 45 | ||||
| свыше 12 до 17 | 5 x 5 | 3 | 2,3 | 10 — 56 | 0,16 | 0,25 | 0,25 | 0,4 |
| свыше 17 до 22 | 6 x 6 | 3,5 | 2,8 | 14 — 70 | ||||
| свыше 22 до 30 | 8 x 7 | 4 | 3,3 | 18 — 90 | ||||
| свыше 30 до 38 | 10 x 8 | 5 | 3,3 | 22 — 110 | 0,25 | 0,4 | 0,4 | 0,6 |
| свыше 38 до 44 | 12 x 8 | 5 | 3,3 | 28 — 140 | ||||
| свыше 44 до 50 | 14 x 9 | 5,5 | 3,8 | 36 — 160 | ||||
| свыше 50 до 58 | 16 x 10 | 6 | 4,3 | 45 — 180 | ||||
| свыше 58 до 65 | 18 x 11 | 7 | 4,4 | 50 — 200 | ||||
| свыше 65 до 75 | 20 x 12 | 7,5 | 4,9 | 56 — 200 | 0,4 | 0,6 | 0,4 | 0,6 |
| свыше 75 до 85 | 22 x 14 | 9 | 5,4 | 63 — 250 | ||||
| свыше 85 до 95 | 25 x 14 | 9 | 5,4 | 70 — 280 | ||||
| св. 95 до 110 | 28 x 16 | 10 | 6,4 | 80 — 320 | ||||
| св. 110 до 130 | 32 x 18 | 11 | 7,4 | 90 — 360 | ||||
| св. 130 до 150 | 36 x 20 | 12 | 8,4 | 100 — 400 | 0,7 | 1 | 0,7 | 1 |
| св. 150 до 170 | 40 x 22 | 13 | 9,4 | 100 — 400 | ||||
| св. 170 до 200 | 45 x 25 | 15 | 10,4 | 110 — 450 | ||||
| св. 200 до 230 | 50 x 28 | 17 | 11,4 | 125 — 500 | ||||
| св. 230 до 260 | 56 x 32 | 20 | 12,4 | 140 — 500 | 1,2 | 1,6 | 1,2 | 1,6 |
| св. 260 до 290 | 63 x 32 | 20 | 12,4 | 160 — 500 | ||||
| св. 290 до 330 | 70 x 36 | 22 | 14,4 | 180 — 500 | ||||
| св. 330 до 380 | 80 x 40 | 25 | 15,4 | 200 — 500 | 2 | 2,5 | 2 | 2,5 |
| св. 380 до 440 | 90 x 45 | 28 | 17,4 | 220 — 500 | ||||
| св. 440 до 500 | 100 x 50 | 31 | 19,5 | 250 — 500 |
Примечания:
- Допускаются для ширины паза и втулки любые сочетания полей допусков, указанных в таблице.
- Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения размера ширины паза вала Н11, если это не влияет на работоспособность соединения.
- В ответственных шпоночных соединениях сопряжение дна паза с боковыми сторонами выполняются по радиусу, величина и предельные отклонения которого должны указываться на рабочем чертеже.
- Допускается в обоснованных случаях (пустотелые и ступенчатые валы, передачи пониженных вращающих моментов и т.п .) применять меньшие размеры сечений стандартных шпонок на валах больших диаметров, за исключением выходных концов валов.
- Длину l (мм) призматической шпонки выбирают из ряда в указанных пределах: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280мм.
- Поле допуска на ширину шпонки b h9, на высоту шпонки h11 (h9 до 6 мм), на длину шпонки h14.
Пример обозначения шпонки
исполнение 1, размеры b=18 мм, h=11 мм и l=100 мм:
Шпонка 2-18x11x100 ГОСТ 23360-78
Материал шпонок — сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа.
Предельные отклонения размеров (d + t1) и (d + t2)
| Высота, мм | Предельное отклонение размеров шпонки, мм | |
| d + t1 | d + t2 | |
| От 2 до 6 | 0 -0,1 |
0,1 0 |
| Свыше 6 до 18 | 0 -0,2 |
0,2 0 |
| Свыше 18 до 50 | 0 -0,3 |
0,3 0 |
Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80), мм
| Диаметр вала, D | Шпонка* | Шпоночный паз | |||||
| b | h | d | c или r | Вал t1 | Втулка t2 | c1 или r1 | |
| От 5 до 6 | 2,0 | 2,6 | 10 | 0,16 — 0,25 | 1,8 | 1,0 | 0,008 — 0,16 |
| Свыше 6 до 7 | 2,0 | 3,7 | 10 | 2,9 | 1,0 | ||
| Свыше 7 до 8 | 2,5 | 3,7 | 10 | 2,7 | 1,2 | ||
| Свыше 8 до 10 | 3 | 5 | 13 | 3,8 | 1,4 | ||
| Свыше 10 до 12 | 3 | 6,5 | 16 | 5,3 | 1,4 | ||
| Свыше 12 до 14 | 4 | 6,5 | 16 | 0,25 — 0,4 | 5,0 | 1,8 | 0,16 — 0,25 |
| Свыше 14 до 16 | 4 | 7,5 | 19 | 6,0 | 1,8 | ||
| Свыше16 до 18 | 5 | 6,5 | 16 | 4,5 | 2,3 | ||
| Свыше 18 до 20 | 5 | 7,5 | 19 | 5,5 | 2,3 | ||
| Свыше 20 до 22 | 5 | 9 | 22 | 7,0 | 2,3 | ||
| Свыше 22 до 25 | 6 | 9 | 22 | 6,5 | 2,8 | ||
| Свыше 25 до 28 | 6 | 10 | 25 | 7,5 | 2,8 | ||
| Свыше 28 до 32 | 8 | 11 | 28 | 0,4 — 0,6 | 8,0 | 3,3 | 0,25 — 0,4 |
| Свыше 32 до 38 | 10 | 13 | 32 | 10 | 3,3 |
*Шпонки предназначены для передачи крутящего момента.
сегментная шпонка исполнения 1 для вала диаметром d = 30 мм:
Виды шпонок
Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:
- Клиновые. Особый тип, который отличаются углом наклона верхней грани. В общем разделение на виды происходит исходя из классификации шпоночных соединений. Устанавливается в паз с помощью физической силы, ударным методом. Применение такого типа соединения позволяет добиться необходимого напряжения. Нарезанный клин, находясь в пазе, распирает его изнутри. За счет силы прижатия, вал и ступица совместно вращаются.Используется довольно редко, так как ее использование предусматривает индивидуальный подгон. Это можно считать недостатком для массового производства механизмов. Основное назначение — применение в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения.
Среди клиновых шпонок выделяют:
- врезные;
- на лыске;
- фрикционные;
- без головки и с головкой.
- Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Производиться методом фрезерования. Широко применяются в производстве, так как просты в изготовлении, не требуют особой точности при нарезании и легко устанавливается. Отличается установкой в боле глубокий паз, в сравнении с аналогами. Глубокий паз не подходит для больших нагрузок, так как значительно снижает прочность вала, поэтому используется при небольших крутящих моментов.
На длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
- Призматические. Отличаются параллельными гранями, которые устанавливаются в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, поэтому существует вероятность возникновения коррозии в месте соединения. Для исключения коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся обычно со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа рабочей поверхностью считается длина прямых краев. Паз нарезается с помощью фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает крутящий момент на паз ступицы. Данный тип соединения призматической шпонкой часто используется для подвижных соединений, поэтому используют дополнительное крепление с помощью винтов. Как и многие другие типы выполняет функцию предохранителя при смятии и срезе.
- Цилиндрические. Штифты в таких шпонках изготавливаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на торце вала, которое высверливается под соответствующие размеры шпонок. Используется в тех случаях, когда ступица устанавливается на конце вала. Требует особого подхода к монтажу шпоночных соединений.Позволяют работать на срез и смятие. Поэтому выбор шпонки производят исходя из прочности на смятие.
Исходя из типа посадки выделяются:
- Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
- Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.
Характеристики шпоночной стали
Приведенная выше информация указывает на то, что сталь для шпонок должна обладать определенными эксплуатационными характеристиками. Из названия материала можно сразу определить область ее применения. Среди особенностей отметим следующее:
- Металлическая шпонка производится зачастую при применении металла, который отвечает ГОСТу 8787-68.
- Зарубежные производители учитывают стандарт DIN
- В большинстве случаев используется шпоночный прокат, представленный конструкционной углеродистой сталью.
- Особенностью можно назвать то, что поверхностный слой обладает лучшими эксплуатационными характеристиками.
- Повысить основные характеристики можно за счет проведения различного рода термической обработки. Часто твердость повышается путем закалки или выполнения отпуска.
Используемая марка стали хорошо поддается холодному и горячему волочению. За счет этого проводится выпуск объемной или комбинированной калибровки.
Довольно большое распространение получил шпоночный материал 8×7. Применение стандартов на момент производства заготовок позволяет существенно упростить задачу по выпуску промежуточного элемента
При выборе материала уделяется внимание нижеприведенным моментам:
- Твердость поверхностного слоя.
- Устойчивость материала от воздействия окружающей среды.
- Степень обрабатываемости.
Распространенные сплавы могут применяться для изготовления призматических и других вариантов исполнения промежуточных элементов, который устанавливается для передачи усилия. Стоит учитывать, что чаще всего шпоночная сталь применяется при создании прямоугольных брусков различных размеров, которые устанавливаются на валу.
Классический вариант представлен маркой Ст45. К ключевым особенностям отнесем:
Это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, стоимость которой относительно невысокая. Традиционно используется при изготовлении ответственных деталей
Не стоит обращать внимание на то, что подобная марка не подается сварке
Кроме этого, может применяться марка Ст50, свойства которой не существенно отличаются от предыдущего варианта.
В случае, когда нужно существенно повысить прочность соединения следует уделить внимание возможности применения легированных сплавов. Внесение в состав определенных химических элементов позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики. Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:
Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:
Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:
- Твердость варьируется в пределе 35-45 HRC. Для повышения этого показателя проводится термическая обработка, а также отпуск для снижения вероятности появления внутренних напряжений.
- Внесение хрома позволяет несколько повысить степень защиты материала от воздействия повышенной влажности. Этот момент определяет то, что коррозия на поверхности не появляться в течение длительного периода применения изделия.
- Концентрация углерода в районе 0,4% обеспечивает требуемую прочность и твердость изделия. При этом в состав могут включаться и другие вещества в небольшой концентрации, за счет чего обеспечиваются требуемые эксплуатационные характеристики.
Также могут применяться и другие сплавы с особыми эксплуатационными характеристиками, к примеру, с хорошей устойчивостью к воздействию повышенной температуры. Выбор проводится в зависимости от эксплуатационных характеристик и многих других моментов.
Допуски шпоночных соединений
Данное определение является немалозначимым. Для обеспечения качества работы назначают допуски шпоночных соединений
Это важно знать. Определяет шпоночные соединения ГОСТ 2.308–79 «Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей»
Это соответствующая документальная база
Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей». Это соответствующая документальная база.
Числовые параметры допусков расположения устанавливают с учетом следующих соотношений: Т (пар) = 0,6 Т (ш); Т (сим0) = 4,0 Т (ш).
Где указанные обозначения предусматривают:
— Т (ш) – допуск ширины паза шпоночного b.
— Т (пар) – указанный параметр параллельности.
— Т (сим) – значение допуска симметричности в диаметральном выражении.
Полученные расчетные параметры данных определений приближают к стандартным. Ориентируются для этого на ГОСТ 24643.
