Нормирование точности шпоночных соединений

Нормирование точности шпоночных соединений

Шпоночным соединением называют соединение вала с установленным на нем отверстием посредством шпонки, т.е. детали, представляющей собой призматический, клинообразный или сегментный брусок.

В шпоночных соединениях имеются вал и отверстие, как в гладких соединениях. На валу и во втулке этого соединения имеются пазы, расположенные вдоль оси. В эти пазы вала и втулки вставляется шпонка, которая дает возможность валу и втулке вращаться вместе. Шпоночные соединения различают в зависимости от геометрической формы шпонки и способов ее установки. В основном используют со­единения с призматическими шпонками, сегментными шпонками и клиновыми шпонками.

Помимо перечисленных шпоночных соединений в машиностроении используют и, следовательно, нормируют точность и других шпоночных соединений. Они представляют собой разновидности указанных выше соединений. К ним относятся соединения с призматическими направляющими шпонками, с высокими призматическими шпонками, соединения со шпонками клиновыми низкими с головкой и без головки, соединения со шпонками тангенциальными нормальными и со шпонками тангенциальными усиленными. Однако подход к нормированию точности этих шпоночных соединений такой же, как и в перечисленных ранее трех видах шпоночных соединений.

Иногда шпоночные соединения разделяют на затяжные, когда шпонка устанавливается с затяжкой вдоль оси, т.е. с натягом на валу и во втулке (клиновые) и не затяжные (призматические и сегментные), которые устанавливаются относительно свободно на валу и во втулке (чаще всего с зазором). Затяжные шпонки предназначаются для передачи не только вращающего момента, но и осевой нагрузки. Наибольшее применение имеют призматические и сегментные шпонки.

Есть специфическая особенность в образовании шпоночных сопряжений. Она заключается в том, что в сопряжении участвуют три элемента — поверхность паза во втулке, поверхность паза на валу и поверхность шпонки. Ну, а если быть более строгим, то к этому сопряжению надо добавить еще и сопряжение по основным цилиндрическим поверхностям вала и втулки, на которых делаются пазы под шпонку.

Шпоночное сопряжение образуется сочетанием размеров, характеризующих ширины пазов и шпонок.

При нормировании точности шпоночного соединения возникает необходимость регламентировать точность и соотношение размеров тех элементов, которые участвуют в образовании сопряжения. В принципе, способы решение такой задачи не отличаются от ранее рассмотренных приемов (см. гл. 5), т.е., используются те же нормативные документы ЕСДП, из которых отобраны для применения лишь некоторые поля допусков.

СОЕДИНЕНИЯ ПРИЗМАТИЧЕСКИМИ ШПОНКАМИ

Рис. 1. Шпоночное соединение призматическими шпонками

Эти соединения (рис. 1) используются обычно для соединений с валом диаметром от 6 до 500 мм.

А. Размеры элементов шпоночного соединения. Размеры шпонок (ГОСТ 23360—78) — от 2 X 2 до 100 X 50 мм (ширина X высота) и дли! ной от 6 до 500 мм. Конкретные сочетания этих размеров нормируются | стандарте. В условном обозначении шпонки также указываются ее раз» меры (Ь X h X 1). Например, шпонка 18 X 11 X 100 ГОСТ 23360—78.

Глубина пазов под шпонку у валов (ti) — от 1,2 до 31 мм, у втулок (t2) — от 1 до 19,5 мм. Для всех шпоночных соединений нормируются! значение и точность размера (ti и ti), но допускается на чертежах зада» вать размер с учетом диаметра, т.е. (d - ti) для вала и (d + ti) для отвер­стия.

Допускаемые отклонения глубины пазов вала и втулки установлены одинаковыми со знаком плюс, а при нормировании с учетом диаметра отклонение для вала берется со знаком минус.

Б. Нормирование точности элементов шпоночного соедине­ния аналогично нормированию гладких сопряжений указанием полей допусков на сопрягаемые элементы. Эти поля допусков взяты из ГОСТ 25347—82 соответственно для отверстий и валов.

1. Нормирование точности шпонок (валов) производится в зависимости от их габаритных размеров. Для ширины шпонки (Ь) нормируется одно поле допуска h9, для высоты (h) — обычно поле допуска h 11 и h9 (для шпонок высотой от 2 до 6 мм поле допуска h9) и для длины (1) — поле допуска hi4. (Обратите внимание на обозначение поля допуска ширины шпонки). Оно дается как поле допуска основного вала, так как деталь (шпонка) является деталью, которая сопрягается с другими элементами шпоночного соединения наружной (охватываемой) поверхностью. Приведенные поля допусков относятся к клиновым и сегментным шпонкам с тем отличием, что у сегментных шпонок не приводится поле допуска на длину (см. ниже).

2. Нормирование точности шпоночных пазов на валу и во втулке (отверстия) задаются в зависимости от вида соединений, которые разделяются на три группы с различными требованиями к точности ширины пазов (рис. 2).

Свободное соединение — это соединение с гарантированным зазором. Для этих соединений точность нормируется полем допуска Н9 для ширины паза на валу и D10 во втулке.

Нормальное соединение — это соединение с переходной посадкой с большей вероятностью получения зазора. Для этих соединений поле допуска N9 задается для паза на валу и JS9 — для паза во втулке.

Плотное соединение — это соединение с переходной посадкой и с приблизительно равной вероятностью зазоров и натягов. В этих соединениях для пазов вала и втулки нормируется одно поле допуска Р9.

Рис. 2. Поля допусков соединения призматическими шпонками для валов от 38 до 65 мм и сечения шпонки (bxh) 12x8, 14x9, 16x10, 18x11

(Обратите внимание, что поле допуска для пазов дается как для отверстия, т.е. для детали с внутренней сопрягаемой поверхностью).

Как видно из приведенных полей допусков, в соединении призматической шпонкой используется всего пять полей допусков на сопрягаемые размеры пазов и одно поле допуска для ширины шпонки.

Требования к точности глубины пазов на валу и во втулке установлены в пределах от + 0,1 до + 0,3 мм в зависимости от номинального размера. На длину паза установлено одно поле допуска H15.

В. Посадки шпоночного соединения, так же как и для гладких сопряжений, не нормируются, а могут быть образованы сочетанием любых полей допусков для ширины паза на валу и во втулке. Исходя из приведенных ранее, полей допусков на ширину шпонок и на ширину пазов у валов и втулок можно сказать, что сопряжения шпонок с валом и втулкой производится в системе вала, т.е. дается одно поле допуска для шпонки (вала) (п9) и пять полей допусков для ширины паза у втулок и валов (рис. 2).

В сопряжении участвуют одновременно три элемента, два из которых — это пазы на валу и во втулке (т.е. отверстия), а один — шпонка (т.е. вал). Естественно, что система образования посадок должна иметь один основной элемент и в данном случае это вал, и, следовательно, посадки образуются в системе вала. В связи с необходимостью использовать по садки в системе вала металлургическая промышленность выпускает специальный прокат для призматических шпонок (сталь чистотянутая для шпонок) и поскольку малы затраты на обработку шпонок это подтверждает экономическую целесообразность использования системы вала.

5