Задача 4

Рассчитать шпоночное соединение, построить схемы полей допусков.

Исходные данные:

d=10 мм - диаметра вала;

l=250 мм - длина шпонки;

соединение - свободное.

Решение.

Основные размеры призматической шпонки и шпоночного паза по ГОСТ 23360-78(в зависимости от диаметра вала):

- ширина b = 3мм;

- высота h = 3мм;

- глубина паза вала t₁ = 1,8^+0,1 мм;

- глубина паза втулки t₂ = 1,4^+0,1 мм;

- длина шпонки l = 250мм.

Условное обозначение:

Шпонка 3×3×250 ГОСТ 23360-78.

Расчет шпоночного соединения по ширине шпонки:

• паз вала B₁ = 3H9

ES = 25 мкм, EI = 0 мкм,

B_1max = 3,000 + 0,025 = 3,025 мм,

B_1min = 3,000 + 0,000= 3,000 мм;

• ширина шпонки b₂ = 3h9

es = 0 мкм, ei = – 25 мкм,

b_2max = 3,000 + 0 = 3,000 мм,

b_2min = 3,000 – 0,025 = 2,975 мм;

• паз втулки B₃ = 3D10

ES = +60 мкм, EI = + 20 мкм,

B_3max = 3,000 + 0,060 = 3,060 мм,

B_3min = 3,000 + 0,020 = 3,020 мм.

Схема расположения полей допусков шпоночного соединения представлена на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Рассчитываем предельные зазоры (натяги).

1. По размеру b:

• соединение шпонки b₂ = 3h9 с пазом вала B₁ = 3Н9:

S_1max = B_1max – b_2min = 3,025 – 2,975 = 0,05 мм,

S_1min = B_1min - b_2max = 3,000 – 3,000 = 0 мм;

Схема расположения полей допусков ширины шпонки и ширины паза вала, показана на рисунке 4.2.

Рис. 4.2 - Схема расположения полей допусков ширины шпонкии ширины паза вала

• соединение шпонки b₂ = 3h9 с пазом втулки B₃ = 3D10

S_2max = B_3max – b_2min = 3,060 – 2,975 = 0,085 мм,

S_2min = B_3min – b_2max = 3,020 – 3,000 = 0,020 мм.

Рис. 4.3 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки

и ширины паза втулки

2. по высоте шпонки h:

• глубина паза вала t₁ = 1,8^+0,1 мм

EI = 0, ES = +0,1мм

t_1max = 1,900 мм,

t_1min = 1,800 мм;

• высота шпонки

h = 3h9,

h_max = 3,000 мм,

h_min = 2,970 мм;

• глубина паза втулки t₂ = 1,4^+0,1 мм

t_2max =1,500 мм,

t_2min = 1,400 мм.

Тогда предельные зазоры по высоте шпонки равны:

S_max = t_1max + t_2max – h_min =1,900 + 1,500 – 2,970 = 0,43 мм,

S_min = t_1min + t_2min – h_max = 1,800 + 1,400 – 3,000 = 0,200 мм.

3. По длине шпонки l = 250 мм:

• длина шпонки

l₁ = 250h14 (ГОСТ 23360),

l_1max =250,000 мм,

l_1min = 248,700 мм (ГОСТ 25346);

• длина паза вала

L₂ = 250Н15 (ГОСТ 23360)

L_2max = 252,100 мм (ГОСТ 25346),

L_2min = 250,000 мм;

S_max = L_2max – l_1min = 252,100 – 248,700 = 3,400 мм,

S_min = L_2min – l_1max = 250,000 – 250,000 = 0,000 мм.

Рис. 25. Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза.