3.2. Порядок выбора и расчета посадок шпоночного соединения

Для решения задачи должны быть известны диаметр вала, па котором устраивается шпонка, тип шпонки (призматическая или сегментная), вид шпоночного соединения (свободное, нормальное или плотное). При наличии указанных исходных данных выбор посадок и последующие расчеты необ- ходимо выполнять в следующем порядке:

1. Выбрать основные конструктивные размеры элементов шпоночного соединения с призматической или сегментной шпонкой.

2. В соответствии с видом шпоночного соединения выбрать посадки шпонки в паз вала и в паз втулки.

3. Найти численные значения предельных отклонений ширины шпонки и пазов, допуски и предельные отклонения несопрягаемых размеров.

4. Определить предельные размеры, а также зазоры натяги, получаемые в соединениях шпонки с пазами по размеру b; построить схему взаимного расположения полей допусков.

5. Вычертить эскизы шпоночного соединения и его деталей с указанием посадок, полей допусков, предельных отклонений размеров и шероховатости поверхностей.

Дано:

диаметр вала d = 52 мм;

тип шпонки -призматическая;

вид шпоночного соединения - свободное.

Тогда по таблице приложения 9 находим основные размеры шпонки и пазов:

сечение шпонки b×h= 16×10 мм;

длмна шпонки l = 80 мм;

глубина паза пала t₁ = 6,0 мм;

глубина паза втулки t₂=4,3 мм.

Устанавливаем посадки шпонки в паз вала и в паз втулки.

Ширина шпонки и пазов при свободном соединении имеет следующие

поля допусков: шпонки — b=16h9, паза вала — b=16H9 и паза втулки – b=16D10. Тогда посадки шпонки в паз вала и в паз втулки в общем виде можем записать так:

В паз вала- 16 и паз втулки- 16

Численные значения предельных отклонений ширины шпонки и пазов находим из таблицы стандарта (приложение 15 )

для шпонки – b=16h9

для паза вала – b=16H9

для паза втулки – b=16D10

Допуски и предельные отклонения несопрягаемых размеров элементов шпоночного соединения находим из таблиц 1 и 12:

высота шпонки h= 10h11 (_—0,11)

длина шпонки l = 80h14 (_—0,74)

длина паза вала l=80H15(^+1.2)

глубина паза вала t₁=6^+0,2

глубина паза втулки t₂=4,3 ^+0,2

Производим расчет предельных значений всех основных размеров и получаемых в соединении шпонки с пазами зазоров или натягов результаты расчетов сводим в табл. 3,1.

а) Шпонки

для ширины шпонки:

b_max = b_H+es=16+0 =16 (мм) (3.2.1)

b_min = b_H+ei = 16+(–0,043) =15,957 (мм) (3.2.2)

T_b = b_max–b_mln= es–ei (3.2.3)

T_b = 16-15,957=0,043 (мм)

для высоты шпонки:

h_max = h_H+es=10+0=10 (мм) (3.2.4)

h_min = h_H+ei = 10+(–0,11) =9,89 (мм) (3.2.5)

T_h= h_max–h_min= es–ei (3.2.6)

T_h= 10–9,89=0,11 (мм)

для длины шпонки:

l_max = l_H+es=80+0=80 (мм); (3.2.7)

l_min = l_H+ei =80+(–0,74) =79,26 (мм); (3.2.8)

T= l_max-l_min=es-ei (3.2.9)

T = 80–79,26=0,74 (мм)

б) Паза вала

для ширины паза вала:

B_max=B_H+ES=16+0,043)=16,043 (мм) (3.2.10)

B_min=B_H+EI = 16+0 =16 (мм) (3.2.11)

T_B = B_max–B_min=ES–EI (3.2.12)

T_B=16,043-16= 0,043 (мм)

для глубины паза вала:

t _1max = t ₁+ES= 6+0,2 = 6,2 (мм) (3.2.13)

t _1min = t ₁+EI = 6+0 = 6 (мм) (3.2.14)

T_{t 1} = t _1max– t _1min=ES–EI (3.2.15)

T_t1 = 6,2–6 = 0,2 (мм)

в) Паза втулки

для ширины паза втулки:

B_max=B_H+ES=16+0,043=16,043 (мм) (3.2.16)

B_min=B_H+EI = 16+0 =16 (мм) (3.2.17)

T_B = B_max–B_min=ES–EI (3.2.18)

T_B= 16,043-16=0,043 (мм)

для глубины паза втулки :

t _2max = t ₂+ES = 4,3+0,2 = 4,5 (мм) (3.2.19)

t _2min = t ₂+EI = 4,3+0 = 4,3 (мм) (3.2.20)

T_{t 2} = t _2max– t _2min = ES–EI (3.2.21)

T_{t 2} = 4,5–4,3=0,2 (мм)

Определяем зазоры:

а) Шпонки–паза вала:

S_max = ES–ei =0,043-(-0,043) = 0,086 (мм) (3.2.22)

N_max = es– EI=0-0=0 (мм) (3.2.23)

б) Шпонки–паза втулки:

S_max = ES–ei = 0,120–(–0,043) = 0,163 (мм) (3.2.24)

N_max = es– EI = 0–(+0,050) = -0,050 (мм) (3.2.25)

Строим схему взаимного расположения полей допусков.

Вычерчиваем эскизные изображения шпоночного соединения и его деталей.

Таблица 3.1 Размерные характеристики шпоночного соединения

Наименование элементов и соединений шпоночного соединения	Номинальный размер, мм	Условное Обозначение поля допуска (посадки)	Предельные отклонения, мм		Предельные размеры, мм		Допуски размера (посадки),мм	Зазор (натяг),мм
			верхнее	нижнее	мах	min		мах	мах
Шпонка:
ширина	16	h9	0	–0,043	16	15,957	0,043
высота	10	h11	0	–0,11	10	9,89	0,11
длина	80	h14	0	–0,74	80	79,26	0,74
Паз вала:
Ширина	16	H9	+0,043	0	16,043	16	0,043
Глубина Длина	6 80	- Н15	+0,2 +1.2	0 0	6,2 81,2	6 80	0,2 1,2
Паз втулки:
Ширина	16	D10	+0,120	+0,050	16,120	16,050	0,7
глубина	4,3	-	+0,2	0	4,5	4,3	0,2
Соединения:
Шпонка-паз вала	16						–	0,086	0
Шпонка-паз втулки	16						–	0,163	-0,050