1.5 Раздел «Шпоночное соединение»
В разделе требуется: определить размеры шпоночного соединения; подобрать посадку шпонки в паз вала и паз втулки исходя из условий работы узла; определить допустимые погрешности формы, расположения и параметры шероховатости для заданного соединения; дать схему расположения полей допусков шпоночного соединения с указанием параметров посадок.
Шпоночные соединения предназначены для соединения валов между собой с помощью муфт, а также для соединения с валами или осями различных тел вращения (зубчатых колёс, эксцентриков, шкивов, маховиков и т.п.) и служат для передачи крутящих моментов. Шпоночные соединения с призматическими, сегментными и клиновидными шпонками стандартизированы. Наибольшее применение получили призматические шпонки, т.к. они дают большую возможность точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные (с применением обычных шпонок), так и подвижные (с применением направляющих шпонок, крепящихся к валу) соединения.
Основные размеры шпонок и шпоночных пазов в соединениях с призматическими шпонками даны в приложении Ж.
Стандартом установлены поля допусков по ширине шпонки и шпоночных пазов b для свободного, нормального и плотного соединений (таблица 15). Шпонки обычно сопрягаются по ширине с валом по неподвижной посадке, а со втулкой – по одной из подвижной посадок. Натяг необходим для того, чтобы шпонка не перемещалась при эксплуатации, а зазор – для компенсации неизбежных неточностей пазов и их перекоса.
Таблица 15 – Поля допусков шпоночных соединений
Элемент соединения |
Поля допусков размера b при соединении |
||
свободном |
нормальном |
плотном |
|
Ширина шпонки |
h9 |
h9 |
h9 |
Ширина паза на валу |
H9 |
N9 |
P9 |
Ширина паза на втулке |
D10 |
Js9 |
P9 |
|
|||
Таблица 16 – Предельные отклонения на глубину пазов
Высота шпонки h, мм |
Предельные отклонения на глубину паза на валу t1 (или d-t1), и во втулке t2 (или d+t2), мм |
|
верхнее отклонение |
нижнее отклонение |
|
От 2 до 6 |
+0,1 |
0 |
Св. 6 до 18 |
+0,2 |
0 |
Св. 18 до 50 |
+0,3 |
0 |
Для учёта возможных неточностей пазов и перекосов при установке шпонки, на ширину шпоночного паза назначаются допуск симметричности паза относительно оси Tсим и допуск параллельности плоскости симметрии паза относительно оси Tпар. Значения допусков зависят от конкретных условий сборки, но наиболее часто определяются по формулам
;
,
где Tb – допуск на ширину паза.
Если соединение двухшпоночное, допуск симметричности уменьшается в 4 раза, по отношению к одношпоночному.
Указанные рекомендации в равной степени относятся к шпоночным пазам, расположенным как на валах, так и в отверстиях.
Предельные отклонения длины шпоночного паза назначаются по H15 в соответствии с ГОСТ 23360-78.
Шероховатость поверхностей в шпоночном соединении следует выбирать:
- для рабочих поверхностей пазов и шпонок – 1,6…3,2 мкм;
- для нерабочих поверхностей – 6,3…12,5 мкм.