5 Выбор и расчет посадок шпоночного соединения

Основные теоретические сведения

Шпоночные соединения предназначены для соединения валов между собой с помощью специальных устройств (муфт).

Шпоночные соединения чаще всего применяют для передачи крутящего момента в разъемных неподвижных цилиндрических соединениях для закрепления на валах и осях различных тел вращения: втулок, зубчатых колес, муфт, дисков, шкивов, рукояток, маховиков и других деталей машин.

Реже шпоночные соединения применяют в качестве направляющих.

Шпонки применяют в случаях, когда к точности центрирования соединяемых деталей не предъявляют особых требований.

Стандартизированы шпоночные соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками. Обычно шпоночные соединения разделяют на два типа: ненапряженные с призматическими и сегментными шпонками и напряженными с клиновыми шпонками.

Чаще всего применяется группа ненапряженных призматических и сегментных шпоночных соединений (зубчатые колеса, эксцентрики и подобные детали на валах), следовательно, чаще всего используются призматические и сегментные шпонки. Эти соединения широко распространены благодаря простоте, удобству разборки-сборки и низкой стоимости. При ремонте изношенная шпонка легко заменяется на новую. Все размеры на шпоночные соединения стандартизованы и едины для большинства стран мира.

Использование призматических шпонок дает возможность более точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные, так и скользящие соединения.

Соединения с сегментной шпонкой служат для образования только неподвижных соединений. Сегментная шпонка с глубоким пазом по взаимозаменяемости имеет преимущество перед призматической. Её применяют в массовом производстве.

Соединения с клиновыми шпонками применяются значительно реже, они недоступны при высоких требованиях к соосности соединяемых деталей, так как смещают их геометрические оси на размер посадочного зазора. Применяются эти соединения в тех случаях, когда подобные смещения осей не имеют существенного значения (шкивы, маховики и т.д)

Недостатки применения шпоночных соединений:

• ослабление вала и ступицы пазами, концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки (снижает усталостную прочность вала);

• снижение прочности соединения (как правило, ниже прочности вала и ступицы);

• низкая точность центрирования (особенно при применении переходных посадок и посадок с зазором).

5 Выбрать посадки шпоночного соединения и рассчитать их параметры

Диаметр вала, мм: d_58________ Тип шпонки: _призматическая_____

Условия работы: большие нагрузки

Вид соединения: плотное

1.По заданному диаметру вала ( d 58 мм ),

виду шпоночного соедине­ния (плотное) и форме стандартной шпонки

( призматическая ) выбираем:

Исходные данные для выбора посадки шпоночного соединения

По ГОСТ 23360 – 78, выбираем

ширину шпонки – b = 18мм; высоту шпонки – h = 11 мм; глубину паза вала – t₁ = 7 мм; глубину паза втулки – t₂ = 4,4 мм; длину шпонки ( произвольно ) – l = 80 мм.

Вычислить размеры:

d – t₁ = 58 – 7 = 49 мм;

d + t₂ = 58 + 4,4 = 62,4 мм.

В соответствии с заданием выбрать поля допусков по ширине b для дета­лей шпоночного соединения.

Таблица 4.2 – Поля допусков для деталей шпоночного соединения по ши­рине b

Вид шпоночного соединения	Поля допусков по ширине b
	шпонки	паза вала		паза втулки
плотное	h9		Р9	Р9

Для нормального соединения поле допусков по ширине b : шпонки – h9; для паза вала – Р9; паза втулки – Р9.

Посадки: шпонка - паз вала 18Р9/h9; шпонка – паз втулки 18Р9/h9.

Для посадки вал втулка принимаем дл точного центрирования

Посадка 58 - посадка переходная

Найти предельные отклонения и определить предельные размеры, за­зоры и натяги для деталей шпоночного соединения.

Для шпонки h9 :

верхнее отклонение - мкм

нижнее отклонение - мкм;

Для паза вала

верхнее отклонение - мкм

нижнее отклонение - мкм;

Для паза втулки :

верхнее отклонение - мкм

нижнее отклонение - мкм;

Построим схему расположения полей допусков деталей шпоночного соединения, нанести предельные отклонения, предельные размеры и опреде­лить зазоры (натяги).

В соединение “шпонка –“ паз вала “:

мм

мм

В соединение ” шпонка –паз втулки “:

мм

мм

мм

В соединение “шпонка –“вал втулка “:

В соединение ” шпонка –паз втулки “:

мм

мм

мм

Назначим отклонения на все остальные размеры шпонки и шпоночных пазов на валу и во втулке:

на высоту шпонки – 18h11(_-0,130); на длину шпонки – 80h14(_-0,870);

на длину паза вала – 18h15 (_-1.400);

на глубину паза вала – d – t₁ 49_-0.2 ;

на глубину паза втулки – d + t₂ 62,4^+0.2.

Вычертим эскизы шпоночного соединения в сборе и деталей, обозна­чить посадки, отклонения размеров, формы и шероховатость.