Лекция № 21

Тема 12. Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

12.1. Общие сведения о шпоночных и шлицевых соединениях.

Основное назначение шпоночных и шлицевых соединений – передача крутящих моментов между валами и насаженными на них зубчатыми колесами, шкивами, полумуфтами, эксцентриками, маховиками, рукоятками управления и другими деталями.

Шпонки представляют собой бруски определенной формы, вставленные в пазы вала и втулки. Шлицевой вал напоминает вал с равномерно расположенными шпонками, выполненными с ним за одно целое.

Шпонки и шлицы могут применяться как в подвижных, так и неподвижных соединениях втулок с валами.

В шпоночных и шлицевых соединениях должно обеспечиваться хорошее центрирование, т.е. боковые зазоры по ширине шпонок и шлицев должны быть минимальными. Иначе возможно относительное проворачивание соединенных деталей, а в реверсивных механизмах и удары за счет перемещения бокового зазора с одной стороны шлица (шпонка) на другой.

Исключить зазоры по ширине шпонок и шлицев практически невозможно, т.к. возникают погрешности размеров, формы и взаимного расположения деталей, входящих в соединение. Кроме того, зазоры и натяги по боковым сторонам шпонок и шлицев и центрирующим поверхностям необходимы для выполнения функционального назначения соединения в зависимости от условий работы.

В настоящее время в России стандартизированы системы допусков и посадок шпоночных соединений с призматическими, клиновыми и сегментными шпонками, а также шлицевых соединений с прямобочными и эвольвентными шлицами. Шлицевые соединения с треугольными шлицами применяются реже, и на допуски и посадки этих соединений отсутствуют общегосударственные стандарты.

12.2. Нормирование точности шпоночных соединений с призматическими шпонками. Обозначение на чертежах

Соединения с призматическими шпонками (рис. 10.1), размеры, допуски и посадки которых регламентированы ГОСТ 23360-78, встречаются наиболее часто.

Призматические шпонки изготавливаются в трех исполнениях (рис. 10.2). Стандартом регламентируются:

- ширина шпонки b – выполняется по h9;

- высота шпонки h, - выполняется по h11;

- длина шпонки L – выполняется по h14

В обозначении шпонки последовательно указываются исполнение, ширина шпонки, высота шпонки и длина шпонки. Исполнение 1 не указывается. Например, шпонка призматическая исполнения 1, с размерами b= 18 мм,h= 11 мм,L= 100 мм, будет обозначаться:

Шпонка 1811100 ГОСТ 23360-78*.

Та же шпонка исполнения 2:

Шпонка 2–1811100 ГОСТ 23360-78*.

Рис. 10.1 Соединения с призматическими шпонками.

Рис. 10.2. Виды исполнения шпонок

Точность размеров элементов шпоночного соединения нормируется аналогично точности гладких соединений. Поля допусков на эти элементы выбираются по ГОСТ 25347-82 и зависят от вида соединений (табл. 10.2):

Таблица 10.2

Поля допусков по ширине шпонки в зависимости от вида соединений

Элемент соединения	Поле допуска размера b при соединении
	Свободном	Нормальном	Плотном
Ширина шпонки	h9	h9	h9
Ширина паза на валу	H9	N9	Р9
Ширина паза на втулке	D10	JS9	P9

Для ширины пазов вала и втулки допускаются любые сочетания указанных полей допусков. Рекомендуемые посадки и схемы их расположения, зависящие от типа соединения, приведены в табл. 10.3, а пример, простановки посадок на чертеже - на рис. 10.3.

Таблица 10.3

Виды шпоночных соединений и соответствующие им схемы расположения рекомендуемой посадки

Вид соединения и случаи применения данного соединения	Схема расположения рекомендуемой посадки
Плотное соединение– соединение с переходной посадкой с примерной равной вероятностью получения зазора в соединениях шпонок с обоими пазами. Применяется при реверсивных нагрузках и редких разборках, при сборке запрессовкой. Используется в единичном и мелкосерийном производствах.
Нормальное соединение - соединение с переходной посадкой с большой вероятностью получения гарантированного зазора. Применяется при отсутствии реверсивных ударных нагрузок и благоприятных условиях сборки, когда не требуются частые разборки. Используется в крупносерийном и массовых производствах.
Свободное соединение - соединение с гарантированным зазором. Применяется при действии нереверсивных равномерных нагрузок, лёгких режимах работы, для направляющих шпонок.

Рис. 10.3. Пример простановки посадок сопряжения с призматической шпонкой

На глубину пазов во втулке или валу задаются численные значения отклонений (табл. 10.4).

Таблица 10.4

Предельные отклонения на глубину пазов с призматическими шпонками

Высота шпонки h, мм	От 2 до 6	От 6 до 18	От 18 до 50
Предельные отклонения на глубину паза на валу t1 (или d – t1)*, и во втулке t2 (или d + t2), мм	+0,1 0	+0,2 0	+0,3 0
Примечание: * Для указанного размера те же предельные отклонения назначаются со знаком минус.

На рабочам чертеже предпочтительно на валу указать размер t₁, а на отверстии втулки d + t₂; если указывается на валу размер d - t₁, предельные отклонения назначаются со знаком минус.

Длина шпоночного паза вала выполняется по Н15.

Шероховатость поверхности боковой поверхности шпоночного паза - Ra3,2, дна шпоночного паза - Ra6,3.