4 Выбор посадок для шпоночного соединения

Шпоночное соединение — соединение вала с отверстием детали (например, шкива, зубчатого колеса и др.) с помощью шпонки, представляющей собой металлический брусок, помещаемый в пазы, выполненные на валу и во втулке (отверстии детали). Шпоночные соединения предназначены для соединения с валами зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служат для передачи крутящих моментов. По форме стандартные шпонки подразделяют на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные с прямоугольным поперечным сечением. Наиболее часто применяются соединения с призматическими шпонками. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость — главные достоинства этого вида соединений. Однако соединение такого типа ослабляет вал и ступицу шпоночными пазами; концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки снижает сопротивление усталости вала; прочность соединения ниже прочности вала и ступицы, в особенности при переходных посадках или посадках с зазором. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов. Технологическим недостатком призматических шпонок является трудность обеспечения их взаимозаменяемости, т. е. необходимость пригонки или подбора шпонки по пазу, что ограничивает их применение в крупносерийном и массовом производстве.

Размеры, допуски, посадки и предельные отклонения соединений с призматическими шпонками установлены ГОСТ 23360-78*.

1. Определим номинальные размеры шпонки, исходя из того, что диаметр вала d = 80 мм:

для d = 80 мм b ×h = 22×14.

Длину шпонки выбираем 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; 500. Принимаем l = 63 мм

2. Определяем глубину шпоночного паза на валу t₁ и во втулке t₂:

t₁ = 9.0 мм

t₂ = 5.4 мм.

3. Определяем размеры с учетом d:

d - t₁ = 80 – 9.0 = 71 мм

d + t₂ = 80 + 5.4 = 85.4 мм.

4. Определяем фаски для шпонки:

S _max = 0.8 мм

S _min = 0.6 мм.

Размеры фаски для шпоночных пазов или радиус закругления :

r _max = 0.6 мм

r _min = 0.4 мм

5. Стандартом установлены поля допусков по ширине шпонки и шпоночных пазов b для свободного, нормального и плотного соединения Принимаем нормальное соединение, для которого следует:

Поле допуска на ширину шпонки — h9

Поле допуска на ширину паза на валу — N9

Поле допуска на ширину паза на втулке — Js9

Поле допуска на высоту шпонки — h11

Поле допуска на длину шпонки — h14

6. Предельные отклонения для размеров

d - t₁ = 71-0.2

d + t₂ = 85.4 ^+0.2

5 Выбор и расчет посадок для шлицевого соединения.

Шлицевые соединения, как и шпоночные, предназначены для передачи крутящих моментов в соединениях шкивов, муфт, зубчатых колес и других деталей с валами.

В отличие от шпоночных соединений, шлицевые соединения, кроме передачи крутящих момен­тов, осуществляют еще и центрирование сопрягаемых деталей. Шлицевые соединения могут пере­давать большие крутящие моменты, чем шпоночные, и имеют меньшие перекосы и смещения па­зов и зубьев. В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на соединения с прямобочным, эвольвентным и треугольным профилем зубьев. Шлицевые соединения с прямобочным профилем зубьев применяются для подвижных и неподвиж­ных соединений.

К основным параметрам относятся:

• D — наружный диаметр;

• d — внутренний диаметр;

• b — ширина зуба.

По ГОСТ 1139—80* в зависимости от передаваемого крутящего момента установлено три типа соединений — легкой, средней и тяжелой серии.

В шлицевых соединениях с прямобочным профилем зуба применяют три способа относительно­го центрирования вала и втулки:

• по наружному диаметру D;

• по внутреннему диаметру d;

• по боковым сторонам зубьев b.

Центрирование по D рекомендуется при повышенных требованиях к соосности элементов со­единения, когда твердость втулки не слишком высока и допускает обработку чистовой протяжкой, а вал обрабатывается фрезерованием и шлифуется по наружному диаметру D. Применяется такое центрирование в подвижных и неподвижных соединениях.

Центрирование по d применяется в тех же случаях, что и центрирование по D, но при твердости втулки, не позволяющей обрабатывать ее протяжкой. Такое центрирование является наименее экономичным.

Центрирование по b используют, когда не требуется высокой точности центрирования, при пе­редаче значительных крутящих моментов.

По ГОСТ 1139—80* установлены допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба для различных способов центрирования.

Дано: 6 × 26 × 32

z × d × D

1. Выбираем центрирование по внутреннему диаметру d, так как предъявляется повышенное требование к совпадению геометрических осей шлицевого вала основного параметра, характеризующего шлицевое соединение, и шлицевой втулки наружного диаметра, и по таблице Ж.8 определяем размеры прямобочного шлицевого соединения:

b = 6.0 мм;

с = 0.4 мм;

r не более, чем 0.3 мм.

2. Выбираем поля допусков и посадки для центрирующего диаметра и размера b:

Из таблицы 4.73, стр. 253(6) следует:

d = 26 H7/g6;

b = 6 D9/h9.

3. Выбираем поле допуска для нецентрирующего диаметра D:

D = 32 H12/a11.

Таким образом, получили полное условное обозначение подвижного шлицевого соединения с центрированием по d:

d — 6 × 26H7/g6 × 32H12/a11 × 6D9/h9