13.2. Шпоночные соединения

Шпоночное соединение - соединение вала с отверстием детали с помощью шпонки, представляющей собой металлический брусок, помещаемый в пазы, выполненные на валу и во втулке (отверстии детали).

Основные эксплуатационные требования к шпоночным соединениям заключаются в передаче заданного крутящего момента.

Размеры шпоночных соединений унифицированы и являются взаимозаменяемыми. Основные размеры, допуски и посадки регламентированы ГОСТ 8790-79, ГОСТ 10748-79, ГОСТ 23360-78, ГОСТ 24068-80, ГОСТ 24069-80, ГОСТ 24070-80, ГОСТ 24071-80.

По форме стандартные шпонки подразделяют на:

1. призматические;

2. сегментные;

3. клиновые;

4. тангенциальные нормальные и усиленные.

Наибольшее распространение получили призматические и сегментные шпонки. Тангенциальные шпонки применяют в тяжелом машиностроении; они состоят из двух клиньев, забиваемых в паз, образованный угловыми уступами на валу и во втулке детали.

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные (с призматическими и сегментными шпонками) и напряженные (с клиновыми и тангенциальными шпонками). Напряженные соединения передают не только крутящий момент, но и осевую силу. Шпоночные соединения не могут передавать большие крутящие моменты, т.к. шпоночные канавки ослабляют сечение детали и создают центры концентрации напряжений.

Длину призматической или клиновой шпонки выбирают из ряда целых чисел (в мм): 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, 400, 450 и 500. Длина тангенциальной шпонки должна быть на 10 -15% больше длины втулки или детали, установлении на валу.

За номинальный размер шпоночного соединения принимают размер b, равный ширине шпонки, ширине паза под шпонку на валу и ширине паза во втулке. Предусмотрены три вида соединений (рис.13.2.1.):

I - свободное для получения посадок с гарантированными зазорами, обеспечивающими надежную работу соединений с направляющими шпонками, а также облегчение сборки соединения из термообработанных деталей;

II - нормальное для получения соединений в условиях серийного и массового производства;

III - плотное для получения неподвижных соединений с запрессовкой деталей при сборке в условиях единичного и серийного производства, а также для обеспечения надежной работы соединения при реверсивных нагрузках..

Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Рис.13.2.1.[5]

Таблица 13.2.1.

Рекомендуемые поля допусков для сопрягаемых деталей со шпоночным соединением

Элемент соединения	Тип соединения
	свободное (I)	нормальное (II)	плотное (III)
Шпонка	h9	h9	h9
Паз на валу	H9 (N9)	N9	P9
Паз во втулке	D10 (H11)	Js9	P9 (Js9)
Для направляющих шпонок	h9 - H9 - d10	-	-
Для единичного и серийного производства	-	-	h9 - P9 - P9
Для серийного и массового производства	-	h9 - N9 - Js9	-

Изделия со шпоночными пазами преимущественно контролируют с помощью предельных и комплексных калибров. На рис.13.2.2. показаны: а - пазовый калибр; б - глубиномер (для контроля глубины паза); в - комплексная проходная пробка; г - комплексный калибр-призма.