2.2. Шпоночные пазы.
Шпоночные пазы относятся к конструктивным элементам. Их обычно выполняют в круглых деталях типа валов, шпинделей и.т.п. В шпоночных пазах устанавливают шпонку – деталь, с помощью которой передается вращающий момент от вала, шпинделя к охватывающим их деталям или наоборот.
Конструкция шпоночных пазов зависит от конструкции шпонок. Шпоночные пазы под призматическую шпонку представлены на рис 3; а – на конце цилиндрического вала, б – в отверстии охватывающей его детали. Длина паза и его положения показаны с помощью продольных разрезов. На разрезе плоскостью, перпендикулярной оси вала (отверстия), показана поперечная форма паза и его глубина. Форма шпоночного паза на валу изображена на виде сверху (размер R указывают как справочный).
Обращаем внимание, что линию пересечения боковых стенок пазов с поверхностью вала (или охватывающей детали) заменяют на изображении проекций крайней образующей.
Размеры шпоночных пазов под призматические шпонки регламентируют
ГОСТ 23360-78.
Рисунок
3 Шпоночные пазы:
2а)
Шпоночные пазы под призматическую
шпонку
на конце цилиндрического вала
2б)
Шпоночные пазы под призматическую
шпонку
в
отверстии охватывающей его детали
2.2.1 Шпоночное соединение.
Шпоночное соединение (рис. 4) осуществляется с применением детали, которая называется Шпонка.
Рис. 4. Шпоночное соединение зубчатого колеса с валом
Иногда шпонки используют только для фиксации положения деталей, например, в узлах составных станин прессов для фиксации положения стоек.
Далее рассматриваются шпоночные соединения, служащие только для передачи вращательного движения.
Шпоночное соединение для передачи вращательного движения состоит как минимум из трех деталей: вал, втулка (колесо, шкив и т.п.) и шпонка (рис. 4).
Стандартами установлены форма и разновидности каждого типа шпонок:
- призматические шпонки по ГОСТ 23360-78 (рис. 4, а)
а б в
Рис. 4.1 Призматические шпонки:
а – с закругленными торцами (исполнение 1);
б – с плоскими торцами (исполнение 2)
в - с одним плоским торцом (исполнение 3)
- клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80 (рис. 4, б)
а б
Рис. 4.2 Клиновые шпонки:
а - с головкой;
б - без головки
- сегментные шпонки по ГОСТ 24071-97 (рис. 4, в)
а б
Рис. 4.3 Сегментные шпонки:
a -нормальная форма; б - низкая форма
На рис. 5 и 6 показаны конструктивные элементы шпоночного соединения призматической и сегментной шпонками.
Рис. 5. Элементы соединения призматической шпонкой
Рис.
6. Элементы соединения сегментной
шпонкой
На практике шпоночное соединение призматическими и сегментными шпонками выполняют следующим образом:
Шпонка устанавливается в паз (углубление) вала, при этом некоторая часть ее выступает над посадочной поверхностью вала (рис. 3, 5, 6).
По выступающей части шпонки направляется и устанавливается сопрягаемая с валом деталь, в которой имеется сквозной продольный паз.
Таким образом, шпонка одновременно оказывается вложенной в пазы обеих деталей и при вращении вместе с одной из них цепляется боковыми гранями за боковые грани паза другой детали, тем самым, осуществляя передачу вращательного движения от одной детали к другой - от вала к установленным на нем деталям (зубчатым колесам, маховикам, кулачкам, шкивам, муфтам и т.д.) или от детали к валу, на который эта деталь насажена.
Клиновую шпонку забивают в пазы (рис.7). При этом образуется так называемое напряженное соединение - детали соединения испытывают напряжения в радиальном направлении уже после сборки еще до эксплуатации.
Рис. 7. Элементы соединения клиновой шпонкой
Пазы на валах получают фрезерованием пальцевыми и дисковыми фрезами, в ступицах протягиванием протяжками.
Особенности конструирования шпоночного соединения
Основные размеры (параметры) элементов шпоночного соединения (рис. 6):
- ширина b и высота h (поперечное сечение шпонки) - глубина паза на валу t1 ,
- глубина паза во втулке t2,
зависят от усилий возникающих в соединении при передаче крутящего момента.
Рис. 8. Параметры элементов шпоночного соединения:
– соединение в сборе;
– сечение вала;
– сечение втулки.