7.Выбор посадок для шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке.

Классификация соединений в зависимости от формы шпонки: соединения призматическими шпонками, соединения клиновыми шпонками, соединения тангенциальными шпонками, соединения сегментными шпонками, соединения цилиндрическими шпонками.

Достоинства шпоночных соединений: простота конструкции, легкость монтажа и демонтажа, низкая стоимость. Недостатки шпоночных соединений: шпоночные пазы ослабляют прочность вала и ступицы, конструкция напряжений, возникающих в зоне шпоночного паза, снижает сопротивление усталости.

7.1. Выбор и обоснование посадки шпоночного соединения.

Сопряжение по d₁₁=20 мм [1], с.50, табл. П.10.1 и табл. П.10.2

Сопряжение конического колеса 13 с ведомым валом 34. Из всех разновидностей шпонок в общем машиностроении распространены призматические шпонки, размеры которых стандартизированы. Используем призматическую шпонку, поскольку она обеспечивает хорошее центрирование сопрягаемой детали на валу и позволяет получить неподвижное соединение.

Рисунок 7.1. Основные размеры призматической шпонки.

Из таблицы [3], табл. 4.64 принимаем основные размеры соединений с призматическими шпонками:

b-ширина шпонки, b=6 мм

h -высота шпонки, h=6 мм

t₁- глубина паза на валу, t₁=3.5 мм

t₂ - глубина паза в коническом колесе, t₂=2.8 мм

7.2. Расчет предельных размеров элементов шпоночного соединения. Схемы расположения поле допусков.

По номинальному размеру b=6 мм из таблиц [2], табл.1.35 и табл.1.37 выбираем предельные отклонения для посадки «шпонка – вал».

_{Посадка} «шпонка – вал»: 6

Рассчитаем предельные размеры паза и шпонки:

Номинальный размер: B_n=b_n=6мм

Максимальная ширина паза: B_max=B_n+ES=6+0=6мм (7.1)

Минимальная ширина паза: B_min=В_n+EI=6-0.030= 5.97 мм (7.2)

Допуск размера паза:T_D=ES-EI=0+0.030=0.030 мм (7.3)

Максимальная ширина шпонки: b_max=b_n+es=6+0=6 мм (7.4)

Минимальная ширина шпонки: b_min=b_n+ei=6-0,030=5,97 мм (7.5)

Допуск размера шпонки: T_d=es-ei=0+0.030=0.030мм (7.6)

Максимальный натяг: N_max=es-EI=0+0,030=0,030 мм (7.7)

Минимальный натяг: N_min=ei-ES=-0.030-0=-0,030 мм (7.8)

Средний натяг: (7.9)

Максимальный зазор: S_max=ES-ei=0+0,030=0,030 мм (7.10)

Минимальный зазор :S_min=EI-es=-0.030-0=-0,030 мм (7.11)

Средний зазор: (7.12)

Рисунок 7.2. Схема расположения полей допусков для сопряжения «шпонка-вал»

По номинальному размеру b=6 мм из таблиц [2], табл.1.35 и табл.1.37 выбираем предельные отклонения для посадки «шпонка – ступица».

Посадка «шпонка – ступица»: 6

Рассчитаем предельные размеры:

Номинальный размер: B_n=b_n=6мм

Максимальная ширина паза: B_max=B_n+ES=6+0,015=6,015мм;

Минимальная ширина паза: B_min=В_n+EI=6-0.015= 5.985 мм;

Допуск размера паза:T_D=ES-EI=0,015+0,015=0.030 мм;

Максимальная ширина шпонки: b_max=b_n+es=6+0=6 мм;

Минимальная ширина шпонки: b_min=b_n+ei=6-0,030=5,97 мм;

Допуск размера шпонки: T_d=es-ei=0+0.030=0.030мм;

Максимальный натяг: N_max=es-EI=0+0,015=0,015 мм;

Минимальный натяг: N_min=ei-ES=-0.030-0,015=-0,045 мм;

Средний натяг: мм;

Максимальный зазор: S_max=ES-ei=0.015+0,030=0,045 мм;

Минимальный зазор :S_min=EI-es=-0.015-0=-0,015 мм;

Средний зазор: мм;

Рисунок 7.3. Схема расположения полей допусков для сопряжения «шпонка – ступица».