7 Нормирование точности шпоночных соединений

Шпоночные соединения применяются для соединения различных деталей (втулок, зубчатых колес, полумуфт и т.п.) с валом для передачи крутящего момента.

Для получения шпоночного соединения на валу фрезеруют паз, аналогичный паз делают и в отверстии детали, соединенной с валом.

Шпоночные соединения могут быть неподвижными или подвижными вдоль оси вала. Примерно на половину своей высоты шпонка входит в паз вала и на половину — в паз ступицы колеса. Боковые (рабочие) грани шпонки передают вращение от вала к ступице и обратно (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Шпоночное соединение

Форма и размеры шпонок стандартизованы и зависят от диаметра вала и условий работы соединяемых деталей. По форме шпонки подразделяются на призматические, сегментные и клиновые (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Форма стандартных шпонок:

а) призматической; б) сегментной; в) клиновой

Стандартами определяются также напряженные и ненапряженные шпоночные соединения. В напряженных соединениях, способных передавать крутящий момент и осевую нагрузку, применяются клиновые шпонки, а в ненапряженных соединениях, передающих только крутящий момент, применяются призматические и сегментные.

Посадки в соединениях шпонки с пазом вала и пазом втулки по размеру b (b – ширина шпонки и паза) образуются в системе вала, что упрощает технологию изготовления шпонок, а в ряде случаев позволяет получать их отрезкой детали нужной длины от калиброванного прутка.

ГОСТ 23360-78 предусматривает свободное, нормальное и плотное соединение с призматическими шпонками (рисунок 7.4).

Свободное соединение обеспечивает получение посадок с гарантированным зазором и применяется в случаях, когда втулка перемещается вдоль вала и при частых разборках механизма. Для обеспечения неподвижности шпонки в пазу вала в большинстве случаев ее крепят винтами.

Нормальное соединение - неподвижное соединение, не требующее частых разборок. Шпонка на валу устанавливается по переходной посадке с большей вероятностью получения натяга (для обеспечения неподвижности); во втулку шпонка устанавливается с переходной посадкой с большей вероятностью получения зазора для облегчения сборки.

Плотное соединение обеспечивает получение одинаковых переходных посадок с большей вероятностью получения натяга в сопряжениях шпонки с обоими пазами. Сборку таких соединений осуществляют «под прессом», что требует специального конструктивного оформления вала, позволяющего легко совместить паз втулки со шпонкой, неподвижно установленной в пазу вала. Плотное шпоночное соединение используется достаточно редко (в условиях единичного и мелкосерийного производств) для обеспечения надежной работы соединения при реверсных нагрузках.

Г ОСТ 24071-97 предусматривает лишь нормальное и плотное соединения с сегментными шпонками, которые образуются сочетанием таких же полей допусков, как и в соединениях с призматическими шпонками (рисунок 7.4).

Допуски остальных размеров шпонок и пазов валов и втулок оговариваются также ГОСТ 23360-80 и 24071-80 и устанавливаются в соответствии с таблицей 7.1. Вместо размеров t₁ и t₂, определяющих глубину пазов вала и втулки, допускается проставлять на чертеже и контролировать размеры (см. рисунок 7.3) d – t₁ и D + t₂ , предельные отклонения которых приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.1 - Поля допусков и предельные отклонения размеров шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 23360-80, ГОСТ 24071-80)

Диаметр вала d, мм

Поле допуска размера шпонки

Предельные отклонения глубины паза, мм

свыше

до

высота h

длина l

диаметр d1

вала t1

втулки t2

Соединения с призматическими шпонками

6

22

h9

h14

–

+ 0,1 0

+ 0,1 0

22

130

h11

+ 0,2 0

+ 0,2 0

130

500

+ 0,3 0

+ 0,3 0

Соединения с сегментными шпонками

3

8

h11

–

h12

+0,1 0

+0,1 0

8

20

+0,2 0

20

28

+0,3 0

28

38

+0,2 0

Таблица 7.2 - Предельные отклонения размеров d – t₁, D + t₂, мм

Высота шпонки h, мм		Размер
свыше	до	d – t1	D + t2
2	6	0 – 0,1	+ 0,1 0
6	18	0 – 0,2	+ 0,2 0
18	50	0 – 0,3	+ 0,3 0