5 Нормирование допусков и назначение посадок шпоночных соединений

Цель задания

Назначить размеры, допуски и посадки для деталей, входящих в шпоночные соединения в зависимости от условий эксплуатации и требований к точности центрирования.

Общие сведения

Шпоночные соединения применяют для соединения деталей машин (зубчатых колес, шкивов, муфт, роликов, дисков, кулачков, рукояток и др.) с валами при передаче малых и средних крутящих моментов и при сравнительно невысоких требованиях к точности центрирования соединяемых деталей.

Шпонки служат для передачи крутящего момента, предотвращения проворачивания втулки на валу, обеспечения перемещения втулки вдоль вала или фиксации взаимного положения деталей в узле. С их помощью достигается сравнительная легкая разборка и сборка узла.

Особенностью шпоночных соединений является то, что в шпоночном сопряжении участвует три элемента: поверхность паза на валу, поверхность паза во втулке и боковая поверхность шпонки. Кроме того, назначается посадка по цилиндрическим посадочным поверхностям деталей.

В машиностроение получили распространение шпоночные соединения с призматическими, сегментными, клиновыми и тангенциальными шпонками. Наибольшее применение получили призматические и сегментные шпонки.

Порядок выполнения задания

1. Изучение назначения и видов шпоночных соединений [1,2].

2. Выбор сборочной единицы, где применяется соединение с призматической шпонкой, так как оно получило наибольшее распространения (рисунок 5.1), выбор номинальных размеров шпоночного соединения.

В данной конструкции шпоночное соединение служит для передачи крутящего момента с вала 8 на сменную шестерню 10.

Номинальные размеры шпоночного соединения выбираются по таблице 6.1 в зависимости от диаметра вала:

d = 32мм; b = 10мм; h = 8мм;

l = 36мм; t₁ = 5мм; t₂ = 3,3мм.

3. Определение из условий работы и сборки соединения (таблица 5.2) вида соединения по ширине шпонки b.

Условия работы – нормальные. Так как шестерня 10 сменная, то соединение с пазом втулки должно быть свободным (ширина паза – 10D10), а с пазом вала – нормальным (ширина паза – 10N9).

Таблица 5.1 – Размеры призматических шпонок и сечений пазов

Интервал диаметров вала d, мм	Размеры сечения шпонки, мм		Глубина паза, мм		Интервалы длин шпонок, l, мм
	b	h	t1	t2	от	до
от 6 до 8	2	2	1,2	1,0	6	20
от 8 до 10	3	3	1,8	1,4	6	36
от 10 до 12	4	4	2,5	1,8	8	45
от 12 до 17	5	5	3	2,3	10	56
от 17 до 22	6	6	3,5	2,8	14	70
от 22 до 30	8	7	4	-	18	90
от 30 до 38	10	8	5	3,3	22	110
от 38 до 44	12	8	5	3,3	28	140
от 44 до 50	14	9	5,5	3,8	36	160
от 50 до 58	16	10	6	4,3	45	180
от 58 до 65	18	14	7	4,4	50	200
от 65 до 75	20	12	7,5	4,9	56	220
от 75 до 85	22	14	9	5,4	63	250
от 85 до 95	25	14	9	5,4	70	280
от 95 до 110	28	16	10	6,4	80	320
от 110 до 130	32	18	11	7,4	90	360

Примечание. Длины шпонок должны выбираться из ряда: 6, 8, 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, 280, 320, 360.

Рисунок 5.1 – Соединение с призматической шпонкой

Таблица 5.2 – Поля допусков на ширину шпоночного паза

Место расположения паза	Вид шпоночного соединения
	свободное	нормальное	плотное
на валу	H9	N9	P9
на втулке	D10	YS 9	P9

3. Назначение полей допусков на диаметры вала и втулки, соединяемых шпонкой.

Обычно для соединения выбирается одна из переходных посадок, которая обеспечивает хорошую точность центрирования. Однако, в данном случае, с целью обеспечения легкой сборки-разборки соединения при смене шестерни, следует выбирать посадку с зазором

Ø32

3. Назначение допусков на размеры шпонки, как основной детали (таблица 5.3).

Таблица 5.3 – Поля допусков на размеры призматических шпонок

Нормируемый размер	Ширина, b	Высота, h	Длина, l
Поле допуска	h9	h11, h9*	h14

Примечание. Поля допусков h9^* принимаются для шпонок с высотой h от 2 до 6 мм.

В нашем случае – 10 h 9; 8 h 11; 36 h14.

3. Назначение полей допусков на глубину шпоночных пазов на валу и во втулке (таблица 5.4). Для длины шпоночных пазов устанавливается поле допусков – Н15

Таблица 5.4 – Предельные отклонения на глубину шпоночных пазов

Высота шпонок h1 , мм	Предельные отклонения размеров, мм
	t1	d - t1	d+ t2
от 2 до 6	+0,1 0	0 -0,1	+0,1 0
свыше 6 до 18	+0,2 0	0 -0,2	+0,2 0
свыше 18 до 50	+0,3 0	0 -0,3	+0,3 0

В нашем случае – t₁ = 5^+0,2; d - t₁ = 27-_0,2; d+ t₂ = 35,3^+0,2.

3. Изображение схемы расположения полей допусков на ширину шпоночных пазов (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Схема расположения полей допусков на ширину шпоночных пазов

3. Назначение допусков симметричности Т_СИМ шпоночного паза относительно оси и параллельности Т_ПАР плоскости симметрии паза относительно оси по длине паза. Из условий сборки рекомендуются следующие соотношения:

Т_СИМ ≤ 2 Т_Ш ; Т_ПАР ≤ 0,5Т_Ш,

где Т_Ш – допуск на ширину шпоночного паза.

Так как в задании требуется выполнить деталировочный чертеж только вала, то допуски назначаются на шпоночный паз вала.

Т_СИМ = 2 · 36 = 72мкм; Т_ПАР ≤ 0,5 · 36 = 18мкм;

Т_СИМ = 60мкм = 0,06мм; Т_ПАР = 16мкм = 0,016мм.

9. Условное обозначение выбранной шпонки:

Шпонка 10 х 8 х 36 ГОСТ 23360-78.

9. Изображение на деталировочном чертеже вала (приложение 2) сечения вала по шпоночному пазу с указанием всех необходимых размеров и допусков, а также требований к отклонениям формы и расположения поверхностей и их шероховатости.

Вывод. Выбран тип сопряжения шпонки по ширине b и по диаметральным поверхностям деталей. Соединение обеспечивает лёгкую сборку- разборку деталей. Определены все отклонения размеров шпоночного соединения, а также отклонения от симметричности и параллельности шпоночного паза, назначены параметры шероховатости.