Сегментные шпонки

3 Размеры и допуски шпонок

Размеры и предельные
отклонения размеров шпонок указаны на рисунке 1 и в таблице 1.

* Применяется по согласованию заинтересованных
сторон.

** h₂ = 0,8h₁ (значение можно
округлить до 0,1 мм).

Рисунок 1

Таблица 1

мм

b	h1	D	s
Ном.	Пред. откл. h9*	Ном.	Пред. откл. h11	Ном.	Пред. откл. h12	не менее	не более
1,0	-0,025	1,4	-0,060	4	-0,120	0,16	0,25
1,5	2,6	7	-0,150
2,0	2,6	7
2,0	3,7	-0,075	10
2,5	3,7	10
3,0	5,0	13	-0,180
3,0	6,5	-0,090	16
4,0	-0,030	6,5	16	0,25	0,40
4,0	7,5	19	-0,210
5,0	6,5	16	-0,180
5,0	7,5	19	-0,210
5,0	9,0	22
6,0	9,0	22
6,0	10,0	25
8,0	-0,036	11,0	-0,110	28	0,40	0,60
10,0	13,0	32	-0,250
* Другой допуск может быть принят по согласованию заинтересованных сторон.

6 Зависимость между диаметром вала и размерами шпонки

В таблице 3 даны две серии взаимосвязи между диаметром вала и размером шпонки: серия 1 – для передачи крутящего момента, серия 2 – для фиксации детали (в случае неподвижной посадки, когда передача момента осуществляется за счет трения).

Таблица 3 – Зависимость диаметра вала от размера шпонки

Диаметр вала , мм	Размер шпонки, мм, нормальной формы или эквивалентной низкой формы
Серия 1	Серия 2
Свыше	До	Свыше	До
3	4	3	4	1,0х1,4х4
4	5	4	6	1,5х2,6х7
5	6	6	8	2,0х2,6х7
6	7	8	10	2,0х3,7х10
7	8	10	12	2,5х3,7х10
8	10	12	15	3,0х5,0х13
10	12	15	18	3,0х6,5х16
12	14	18	20	4,0х6,5х16
14	16	20	22	4,0х7,5х19
16	18	22	25	5,0х6,5х16
18	20	25	28	5,0х7,5х19
20	22	28	32	5,0х9,0х22
22	25	32	36	6,0х9,0х22
25	28	36	40	6,0х10,0х25
28	32	40	–	8,0х11,0х28
32	38	–	–	10,0х13,0х32

Шпонка. Шпоночный паз. Виды, размеры и предельные отклонения.

Призматические шпонки по ГОСТ 23360-78.

Рис 1. Основные обозначения призматических шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала d	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз	Длина l мм
Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Свободное соединение	Номинальное соединение	Плотное соед.	Вал t1	Втулка t2
Вал (Н9)	Втулка (D10)	Вал (N9)	Втулка (JS9)	Вал и втулка (Р9)	Ном..		Ном.	Пред. откл.	не более	не менее
Cв.12  до 17 » 17 » 22	5×5 6×6	+0,030	+0,078 +0,030	0 -0,030	±0,015	-0,012 -0,042	3,0 3,5	+0,1	2,3 2,8	+0,1	0,25 0,25	0,16 0,16	10-56 14-70
Св. 22 до 30 » 30 » 38	8×7	+0,036	+0,098 +0,040	0 -0,036	±0,018	-0,015 -0,051	4,0 5,0	+0,2	3,3 3,3	+0,2	0,25 0,4	0,16 0,25	18-90
10×8	22-110
Св. 38 до 44 » 44 » 50 » 50 » 58 » 58 » 65	12×8	+0,043	+0,120 +0,050	0 -0,043	±0,021	-0,018 -0,061	5,0	3,3	0,4	0,25	28-140
14×9	5,5	3,8	36-160
16×10	6,0	4,3	45-180
18×11	7,0	4,4	50-200
Св. 65 до 75 » 75 » 85 » 85 » 95	20×12	+0,052	+0,149 +0,065	0 -0,052	±0,026	-0,022 -0,074	7,5	4,9	0,6	0,4	56-220
22×14	9,0	5,4	63-250
24×14	9,0	5,4	70-280

Таблица 2. Предельные отклонения размеров (d + t₁) и (d + t₂).

Высота шпонок	Предельное отклонение размеров
d + t1	d + t2
От 2 до 6	0 -0,1	+0,1 0
Св. 6 до 18	0 -0,2	+0,2 0
Св. 18 до 50	0 -0,3	+0,3 0

Призматические шпонки с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Рис 2. Основные обозначения призматических шпонок с креплением на валу и шпоночных пазов.

Таблица 3. Размеры призматических шпонок с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°	Диаметр d0	Длина l2	Длина l (h14)	Винты по ГОСТ 1491-80
не менее	не более	от	до
8	7	0 25	0,40	М3	7	25	90	М3×8
10	8	0,40	0,60	8	25	110	М3×10
12	М4	10	28	140	М4×10
14	9	М5	36	160	М5×12
16	10	М6	11	45	180	М6×14
18	11	50	200
20	12	0,60	0,80	56	220
22	14	М8	16	63	250	М8×20
25	70	280
28	16	80	320
32	18	М10	18	90	360	М10×25
36	20	1,00	1,20	100	400
40	22	М12	22	100	400	М12×30
45	25	125	450

Сегментные шпонки по ГОСТ 8786-68.

Рис 3. Основные обозначения сегментных шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 4. Размеры и предельные отклонения сегментных шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 8786-68.

Диаметр вала d	Размеры шпонки b×h×D	Шпоночный паз
Передающих вращающий момент	Фиксирующих элементы	Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал t1	Втулка t2
Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 3 до 4 Св. 4 » 5	От 3 до 4 Св. 4 » 6	1×1,4×4 1,5×2,6×7	1,0 1,5	1,0 2,0	+0,1 0	0,6 0,8	+0,1	0,08	0,16
Св. 5 » 6 » 6 » 7	Св. 6 » 8 » 8 » 10	2×2,6×7 2×3,7×10	2,0	1,8 2,9	1,0 1,0
Св. 7 до 8	Св. 10 до 12	2,5×3,7×10	2,5	2,7	1,2
Св. 8 до 10 » 10 » 12	Св. 12 до 15 » 15 » 18	3×5×13 3×6,5×16	3,0	3,8 5,3	+0,2 0	1,4 1,4
Св. 12 до 14 » 14 » 16	Св. 18 до 20 » 20 » 22	4×6,5×16 4×7,5×19	4,0	5,0 6,0	1,8 1,8	0,16	0,25
Св. 16 до 18 » 18 » 20	Св. 22 до 25 » 25 » 28	5×6,5×16 5×7,5×19	5,0	4,5 5,5	2,3 2,3
Св. 20 до 22	Св. 28 до 32	5×9×22	7,0	+0,3	2,3
Св. 22 до 25 » 25 » 28	Св. 32 до 36 » 36 » 40	6×9×22 6×10×25	6,0	6,5 7,5	2,8 2,8
Св. 28 до 32	Св. 40	8×11×28	8,0	8,0	3,3	+0,2	0,25	0,40
Св. 32 до 38	Св. 40	10×13×32	10,0	10,0	3,3

Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80.

Рис 4. Основные обозначения клиновых шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 5.1 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°	Длина l (h14)	Высота шпоночной головки
		не менее*	не более	от	до
2	2	0,16	0,25	6	20	—
3	3	6	36	—
4	4	8	45	7
5	5	0,25	0,40	10	56	8
6	6	14	70	10
8	7	18	90	11
10	8	0,40	0,60	22	110	12
12	8	28	140	12
14	9	36	160	14
16	10	45	180	16
18	11	50	200	18
20	12	0,60	0,80	56	220	20
22	14	63	250	22
25	14	70	280	22
28	16	80	320	25
32	18	90	360	28
36	20	1,00	1,20	100	400	32
40	22	100	400	36
45	25	110	450	40
50	28	125	500	45
56	32	1,60	2,00	140	500	50
63	32	160	500	50
70	36	180	500	56
80	40	2,50	3,00	200	500	63
90	45	220	500	70
100	50	250	500	80

Продолжение.

Таблица 5.2 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Диаметр вала	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз
Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал и втулка (D10)	Вал t1	Втулка t2
Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 6 до 8	2х2	2	1,2	+0,1 0	0,5	+0,1 0	0,08	0,16
Св. 8 до 10	3х3	3	1,8	0,9
Св. 10 до 12	4х4	4	2,5	1,2
Св. 12 до 17	5х5	5	3,0	1,7	0,16	0,25
Св. 17 до 22	6х6	6	3,5	2,2
Св. 22 до 30	8х7	8	4,0	+0,2 0	2,4	+0,2 0
Св. 30 до 38	10х8	10	5,0	2,4	0,25	0,40
Св. 38 до 44	12х8	12	5,0	2,4
Св. 44 до 50	14х9	14	5,5	2,9
Св. 50 до 58	16х10	16	6	3,4
Св. 58 до 65	18х11	18	7	3,4
Св. 65 до 75	20х12	20	7,5	3,9	0,40	0,60
Св. 75 до 85	22х14	22	9	4,4
Св. 85 до 95	25х14	25	9	4,4
Св. 95 до 110	28х16	28	10	5,4
Св. 110 до 130	32х18	32	11	6,4
Св. 130 до 150	36х20	36	12	+0,3 0	7,1	+0,3 0	0,70	1,00
Св. 150 до 170	40х22	40	13	8,1
Св. 170 до 200	45х25	45	15	9,1
Св. 200 до 230	50х28	50	17	10,1
Св. 230 до 260	56х32	56	20	11,1	1,20	1,60
Св. 260 до 290	63х32	63	20	11,1
Св. 290 до 330	70х36	70	22	13,1
Св. 330 до 380	80х40	80	25	14,1	2,00	2,50
Св. 380 до 440	90х45	90	28	16,1
Св. 440 до 500	100х50	100	31	18,1

Виды шпонок

Современное производство предоставляет свыше 20 наименований разного рода.. Но среди них выделяют следующие наиболее применяемые типы в машиностроении:

• Клиновые – используются на концевых установках и являются разновидностью забивных шпонок. Такое шпоночное соединение применяют при диаметре вала от 100 мм. В настоящее время встречаются крайне редко. Причина этого кроется в высокой вероятности перетяжки узла и смещении соосности ступицы и вала под воздействием одностороннего усилия. А также затрудненное извлечение шпонок.
• Призматические. Размеры паза регулируются ГОСТ 23360-78. Они наиболее востребованы в промышленности из-за оптимального соотношения прочности и технологичности. Существует две их разновидности: врезные и закладные. Врезные шпонки устанавливаются с натягом, а закладные с небольшим зазором.
• Направляющие шпонки. От призматических их отличает наличие отверстий под крепеж на валу. Помимо передачи вращения они служат элементом для направления деталей.
• Сегментные шпонки выделяются среди остальных повышенной технологичностью вырезания пазов. Пазы изготавливают с помощью дисковых фрез, что обеспечивает им большее значение точности и производительности. Крепеж шпонок на валах также отличается более высокой устойчивостью из-за более глубокого врезания в их поверхность. Однако одновременно все эти достоинства являются причиной существенного ослабления вала. Это обстоятельство наряду с небольшой длиной паза приводит к появлению повышенных напряжений, которые и ограничивают использование шпонок малонагруженными изделиями.

Стоит отметить, что шпоночные пазы изготавливаются методом фрезерования, долбления протяжки. Наиболее распространено их получение пальчиковой фрезой, поскольку этот способ обеспечивает относительно благоприятное распределение напряжение и приемлемую технологичность.

Шпонка. Шпоночный паз. Виды, размеры и предельные отклонения.

Призматические шпонки по ГОСТ 23360-78.

Рис 1. Основные обозначения призматических шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала d	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз	Длина l мм
Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Свободное соединение	Номинальное соединение	Плотное соед.	Вал t1	Втулка t2
Вал (Н9)	Втулка (D10)	Вал (N9)	Втулка (JS9)	Вал и втулка (Р9)	Ном..		Ном.	Пред. откл.	не более	не менее
Cв.12  до 17 » 17 » 22	5×5 6×6	+0,030	+0,078 +0,030	0 -0,030	±0,015	-0,012 -0,042	3,0 3,5	+0,1	2,3 2,8	+0,1	0,25 0,25	0,16 0,16	10-56 14-70
Св. 22 до 30 » 30 » 38	8×7	+0,036	+0,098 +0,040	0 -0,036	±0,018	-0,015 -0,051	4,0 5,0	+0,2	3,3 3,3	+0,2	0,25 0,4	0,16 0,25	18-90
10×8	22-110
Св. 38 до 44 » 44 » 50 » 50 » 58 » 58 » 65	12×8	+0,043	+0,120 +0,050	0 -0,043	±0,021	-0,018 -0,061	5,0	3,3	0,4	0,25	28-140
14×9	5,5	3,8	36-160
16×10	6,0	4,3	45-180
18×11	7,0	4,4	50-200
Св. 65 до 75 » 75 » 85 » 85 » 95	20×12	+0,052	+0,149 +0,065	0 -0,052	±0,026	-0,022 -0,074	7,5	4,9	0,6	0,4	56-220
22×14	9,0	5,4	63-250
24×14	9,0	5,4	70-280

Таблица 2. Предельные отклонения размеров (d + t₁) и (d + t₂).

Высота шпонок	Предельное отклонение размеров
d + t1	d + t2
От 2 до 6	0 -0,1	+0,1 0
Св. 6 до 18	0 -0,2	+0,2 0
Св. 18 до 50	0 -0,3	+0,3 0

Призматические шпонки с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Рис 2. Основные обозначения призматических шпонок с креплением на валу и шпоночных пазов.

Таблица 3. Размеры призматических шпонок с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°	Диаметр d0	Длина l2	Длина l (h14)	Винты по ГОСТ 1491-80
не менее	не более	от	до
8	7	0 25	0,40	М3	7	25	90	М3×8
10	8	0,40	0,60	8	25	110	М3×10
12	М4	10	28	140	М4×10
14	9	М5	36	160	М5×12
16	10	М6	11	45	180	М6×14
18	11	50	200
20	12	0,60	0,80	56	220
22	14	М8	16	63	250	М8×20
25	70	280
28	16	80	320
32	18	М10	18	90	360	М10×25
36	20	1,00	1,20	100	400
40	22	М12	22	100	400	М12×30
45	25	125	450

Сегментные шпонки по ГОСТ 8786-68.

Рис 3. Основные обозначения сегментных шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 4. Размеры и предельные отклонения сегментных шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 8786-68.

Диаметр вала d	Размеры шпонки b×h×D	Шпоночный паз
Передающих вращающий момент	Фиксирующих элементы	Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал t1	Втулка t2
Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 3 до 4 Св. 4 » 5	От 3 до 4 Св. 4 » 6	1×1,4×4 1,5×2,6×7	1,0 1,5	1,0 2,0	+0,1 0	0,6 0,8	+0,1	0,08	0,16
Св. 5 » 6 » 6 » 7	Св. 6 » 8 » 8 » 10	2×2,6×7 2×3,7×10	2,0	1,8 2,9	1,0 1,0
Св. 7 до 8	Св. 10 до 12	2,5×3,7×10	2,5	2,7	1,2
Св. 8 до 10 » 10 » 12	Св. 12 до 15 » 15 » 18	3×5×13 3×6,5×16	3,0	3,8 5,3	+0,2 0	1,4 1,4
Св. 12 до 14 » 14 » 16	Св. 18 до 20 » 20 » 22	4×6,5×16 4×7,5×19	4,0	5,0 6,0	1,8 1,8	0,16	0,25
Св. 16 до 18 » 18 » 20	Св. 22 до 25 » 25 » 28	5×6,5×16 5×7,5×19	5,0	4,5 5,5	2,3 2,3
Св. 20 до 22	Св. 28 до 32	5×9×22	7,0	+0,3	2,3
Св. 22 до 25 » 25 » 28	Св. 32 до 36 » 36 » 40	6×9×22 6×10×25	6,0	6,5 7,5	2,8 2,8
Св. 28 до 32	Св. 40	8×11×28	8,0	8,0	3,3	+0,2	0,25	0,40
Св. 32 до 38	Св. 40	10×13×32	10,0	10,0	3,3

Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80.

Рис 4. Основные обозначения клиновых шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 5.1 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°	Длина l (h14)	Высота шпоночной головки
		не менее*	не более	от	до
2	2	0,16	0,25	6	20	—
3	3	6	36	—
4	4	8	45	7
5	5	0,25	0,40	10	56	8
6	6	14	70	10
8	7	18	90	11
10	8	0,40	0,60	22	110	12
12	8	28	140	12
14	9	36	160	14
16	10	45	180	16
18	11	50	200	18
20	12	0,60	0,80	56	220	20
22	14	63	250	22
25	14	70	280	22
28	16	80	320	25
32	18	90	360	28
36	20	1,00	1,20	100	400	32
40	22	100	400	36
45	25	110	450	40
50	28	125	500	45
56	32	1,60	2,00	140	500	50
63	32	160	500	50
70	36	180	500	56
80	40	2,50	3,00	200	500	63
90	45	220	500	70
100	50	250	500	80

Продолжение.

Таблица 5.2 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Диаметр вала	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз
Ширина b	Глубина	Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал и втулка (D10)	Вал t1	Втулка t2
Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 6 до 8	2х2	2	1,2	+0,1 0	0,5	+0,1 0	0,08	0,16
Св. 8 до 10	3х3	3	1,8	0,9
Св. 10 до 12	4х4	4	2,5	1,2
Св. 12 до 17	5х5	5	3,0	1,7	0,16	0,25
Св. 17 до 22	6х6	6	3,5	2,2
Св. 22 до 30	8х7	8	4,0	+0,2 0	2,4	+0,2 0
Св. 30 до 38	10х8	10	5,0	2,4	0,25	0,40
Св. 38 до 44	12х8	12	5,0	2,4
Св. 44 до 50	14х9	14	5,5	2,9
Св. 50 до 58	16х10	16	6	3,4
Св. 58 до 65	18х11	18	7	3,4
Св. 65 до 75	20х12	20	7,5	3,9	0,40	0,60
Св. 75 до 85	22х14	22	9	4,4
Св. 85 до 95	25х14	25	9	4,4
Св. 95 до 110	28х16	28	10	5,4
Св. 110 до 130	32х18	32	11	6,4
Св. 130 до 150	36х20	36	12	+0,3 0	7,1	+0,3 0	0,70	1,00
Св. 150 до 170	40х22	40	13	8,1
Св. 170 до 200	45х25	45	15	9,1
Св. 200 до 230	50х28	50	17	10,1
Св. 230 до 260	56х32	56	20	11,1	1,20	1,60
Св. 260 до 290	63х32	63	20	11,1
Св. 290 до 330	70х36	70	22	13,1
Св. 330 до 380	80х40	80	25	14,1	2,00	2,50
Св. 380 до 440	90х45	90	28	16,1
Св. 440 до 500	100х50	100	31	18,1

Характеристика шпоночных соединений

Шпонка представляет собой продолговатую деталь, которая вставляется в паз, вырезанный в валу. Они имеют в разрезе разную форму и делятся:

• призматические;
• круглые;
• сегментные;
• тангенциальные;
• клиновые.

По исполнению различают ненапряженные и напряженные соединения.

Призматические шпонки устанавливаются с легким натягом. Аналогично собирают сегментное соединение. Происходит центрирование без монтажных напряжений. Такие соединения относят к ненапряженным.

Ступица имеет сквозную выборку по отверстию и надевается на выступающую из вала шпонку.

Прочность шпоночного соединения рассчитывают:

• на срез;
• на смятие.

Обычно расчет ведется на смятие шпонки, поскольку разрушение начнется с него. Срез шпонки возможен только в случаях, когда напряжение сконцентрировано по линии соприкосновения вала и ступицы при неправильной подгонке шпонок. Если сечение детали значительно меньше ее высоты, он может срезаться. Это используют, когда нужен предохранительный механизм от перегрузок. Менять детали зубчатого зацепления дорого и долго, проще переставить шпонку.

Выбор шпонки для расчета осуществляется по диаметру вала подбором соответствующих ему соединительных деталей. Длина вычисляется по нагрузке, чтобы она ее выдержала. Все детали имеют стандартные размеры, и выбираются по таблице округлением до большей, чем расчетная деталь.

На смятие расчет делается по формуле:

[M_{кр max}] = 0,5DKLδ_см

Где: M_{кр max} – максимальный крутящий момент, допустимый на валу;

D – диаметр вала, соответственно 0,5 d его радиус;

K – высота выступающей из паза вала части шпонки ;

L – длина;

δ_см – допускаемое напряжение при смятии.

Откуда расчетный размер длины шпонки высчитывается по формуле:

L = M_кр/0,5DKδ_см

Где M_кр – крутящий момент вала.

Подбор детали нужного размера делается по таблице нормализованных длин для шпонок. Значение округляется до ближайшего размера. Например, в результате расчета получили расчетную длину 16,6. 16 мм будет мало, следующее значение 18 мм подходит.

Проверка правильности расчета делается на срез, по формуле:

[M_{кр max}] = 0,5(D+K)bL[τ_ср

Где: τ_ср – допустимое значение на срез.

Минимальная расчетная длина детали на срез проверяется по формуле:

L = M_кр/0,5(D+K)b[τ_ср ]

Расчетная длина по второй формуле должна быть больше. Сравнением 2 чисел определяется нагруженность соединения.

При больших нагрузках ступица может оказаться короче расчетной длины шпонки. В этом случае устанавливается 2 детали. Надо учитывать погрешность изготовления деталей и неравномерно распределенную нагрузку. Расчетный коэффициент нагрузки при 2 соединениях 0,75.

Пазы делаются под углом 180° и располагаются напротив. Для упрощения технологии обработки, рекомендуется на разных диаметрах одного вала фрезеровать одинаковые пазы. Операция проводится с одной установки и инструмент не выходит из оси.

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.

Скачать ГОСТ 8787-68

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.

Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

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.

Процесс долбления

Поскольку внутри втулка имеет свой радиус, то перед началом отсчета глубины паза необходимо его срезать, чтобы получить ровную площадку, которая будет нулевой точкой отсчета. Для этого с помощью суппорта двигаю резец вовнутрь втулки по продольным салазкам, снимая тончайшую стружку металла. После его возвращения в изначальное положение приближаю режущую кромку уже по поперечным салазкам к телу втулки на 0,1 мм. Снова делаю продольное движение по каретке. Процесс повторяю до тех пор, пока желоб не утратит радиус. Как только он уйдет, это и будет нулевая точка для отсчета.

Теперь приступаю к долблению шпоночного паза. В моем случае его глубина должна составлять 2,6 мм. Используя шаг по 0,1 мм потребуется сделать 26 движений резца, чтобы достичь такой глубины.

После углубления паза на 2,6 мм нужно не меняя настройки на лимбе сделать еще несколько повторных движений резца, чтобы подчистить плоскость от мелких заусениц. Далее втулка извлекается из патрона. Ее второй торец довольно грубый, но это легко решается. В резцедержатель снова устанавливается расточной резец, и снимаются аккуратные фаски. После этого втулку можно использовать по предназначению.

Долбление на токарном станке продолжительный, хотя и не сложный процесс. В моем случае продольное движение суппорта моторизировано, поэтому все делается относительно быстро. Продолбить паз возможно и на бюджетных станках с ручным приводом, но в этом случае времени понадобится значительно больше.

5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов

Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.

Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину

После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине

После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.

Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа

Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим

Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках

Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.

Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:

• инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
• при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
• с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.

Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).

Размеры шпоночного материала

При производстве проводится учет размеров шпоночного материала. В большинстве случаев на производственную площадку поставляется пруток. Длина его может составлять около 1000 миллиметров, в некоторых случаях выпуск проводится под заказ. Наиболее распространены следующие размеры шпонки:

1. 4×4.
2. 5×5.
3. 22×22.
4. 25×25.
5. 32×18.
6. 40×40.

Не стоит забывать о том, что от размера зависит и вес. Кроме этого, при производстве изделий определенных размеров применяются различные сплавы. Размер соединительного элемента выбирается в зависимости от того, какая будет оказываться нагрузка. Кроме этого, на размер оказывает влияние габариты соединяемых изделий.

Не допускается использование изделия с явными внешними дефектами. Даже незначительные поверхностные трещины становятся причиной существенного снижения надежности соединения.

На момент выпуска продукта проводится контроль качества при применении несколько различных методов, среди которых также визуальный осмотр.

От области применения рассматриваемого изделия во многом зависит и форма. Выделяют следующие виды:

1. Клиновые.
2. Призматические.
3. Сегментные.
4. Тангенциальные.
5. Цилиндрические.

Сталь характеризуется достаточно высокой податливостью к механической обработке. В большинстве случае изделие получают из заготовки, в качестве которой выступает пруток.

Сегментные шпонки

Для фиксации деталей могут применяться самые различные технологи, довольно большое распространение получили сегментные шпонки. Они обладают довольно большим количеством технологических преимуществ в сравнении с обычным призматическими вариантами исполнения. Рассмотрим то, как проводится соединение сегментными шпонками, и какими они обладают особенностями.

В большинстве случаев рассматриваемая технология применяется для фиксации шестерен и звездочек на валу. Пазы на подобных изделиях получаются при обработке дисковыми фрезами с большим показателем производительности и точности. Специальное приспособление для нарезки сегментных шпонок существенно упрощает поставленную задачу, а также снижает себестоимость проводимых работ.

Сегодня шпонку сегментного типа применяют по довольно большому количеству причин. Примером можно назвать нижеприведенную информацию:

Не стоит забывать о том, что соединение сегментной шпонкой становится причиной существенного ослабления валов, особенно если проводится крепление полого варианта исполнения. Подобный метод крепления используется в случае установки массивных валов, когда размеры могут быть существенно увеличены.

Распространение подобного соединения определило появление таблиц в технической документации, где указываются основные параметры. Примером являются следующие показатели:

Фреза для пазов сегментных шпонок по ГОСТ 6648-79 позволяет получать требуемые пазы в один или несколько проходов в зависимости от глубины врезания.

Сегментные шпонки и шпоночные пазы также классифицируются по определенным признакам. Первая группа предназначена для передачи крутящего момента, вторая непосредственной фиксации детали на валу. К особенностям первой группы можно отнести следующее:

Для нарезания требующихся пазов, как правило, применяется фрезеровальное оборудование. Точность показателей может варьироваться в большом диапазоне, все зависит от конкретного случая.

Используемый материал выбирается с учетом того, что показатель сопротивления на разрыв должен быть не менее 590 Н/мм2. При этом может проводится дополнительная механическая и термическая обработка для достижения более высоких показателей.

К рассматриваемому изделию предъявляется довольно большое количество требований. Среди основных отметим следующее:

В целом можно сказать, что сегментные шпонки могут использоваться для соединения самых различных элементов

При этом важно учитывать все технические моменты, так как неправильный выбор может стать причиной снижения прочности и надежности механизма. Размеры и другие технические параметры выбираются на момент проектирования изделия

Источник

Источник

Виды шпонок

Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:

1. 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;

2. на лыске;
3. фрикционные;
4. без головки и с головкой.
5. 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.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

6. 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.
7. 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:

1. Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
2. Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Например:

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78; Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели

Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы

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.

***