2.6 Допуски и посадки шпоночных соединений

для соединения деталей машин (зубчатых колес, шкивов, муфт, роликов, дисков, кулачков, рукояток и др.) с валами при невысоких требованиях к точности центрирования соединяемых деталей применяют шпоночные соединения.

Особенностью шпоночных соединений является то, что в сопряжении участвуют три элемента: поверхность паза на валу, поверхность паза во втулке и поверхность шпонки.

Размеры призматических и сегментных шпонок и сечений пазов, допуски и посадки регламентируются ГОСТ 23360 – 78 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки» и ГОСТ 24071 – 97 «Основные нормы взаимозаменяемости. Сегментные шпонки и шпоночные пазы».

Стандарт предусматривает три исполнения призматических шпонок и два исполнения сегментных шпонок и регламентирует размеры сечений пазов и их предельные отклонения (рисунок 6.1).

а б

Рисунок 6.1 - Виды исполнения шпонок: а) призматических, б) сегментных

Работоспособность шпоночных соединений определяется в основном точностью посадок по ширине шпонки b. Остальные размеры задают так, чтобы исключить возможность защемления шпонки по высоте или чрезмерное занижение поверхностей соприкосновения боковых сторон.

По ширине для призматических шпонок предусмотрено три варианта соединения: свободное (используют в случае перемещения по валу или вдоль оси какой-либо детали); нормальное (для использования в массовом производстве); плотное (для индивидуального производства) (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Предельные отклонения по ширине b шпоночных соединений с призматическими шпонками

Соединение, тип	Ширина шпонки b	Паз
		на валу b	во втулке b
Свободное, I	h9	H9	D10
Нормальное, II		N9	JS9
Плотное, III		P9	P9

Сечение шпонок (b h) зависит от диаметра вала.

К несопрягаемым размерам призматических шпонок относятся: высота шпонки h и длина шпонки l, которые также стандартизованы. Высоту призматических шпонок выполняют по h11 (при высоте 2…6 мм – по h9), длину l – по h14, длину пазов – по h15. отклонения по указанным элементам всегда направлены «в тело», что гарантирует собираемость соединения.

Для шпоночных пазов на чертежах проставляют на валу d – t₁, во втулке d + t₂, где t – глубина пазов (таблица 14 и 15 приложения А).

Соединение с сегментными шпонками вследствие их конструктивной особенности могут передавать небольшие крутящие моменты или использоваться для получения неподвижных соединений деталей с валом, поэтому по характеру сопряжения могут быть только II или III типа.

Допуск на диаметр d сегментной шпонки назначается по h12. остальные допуски на элементы шпоночных соединений с сегментными шпонками остаются такими же, как и для призматических шпонок.

Условное обозначение призматических шпонок исполнения 1 состоит из номинальных размеров шпонки b h l и номера ГОСТа. Например, шпонка исполнения 1 с размерами b h l = 16 10 80: шпонка 16 10 80 ГОСТ 23360 – 78. Для 2 и 3 исполнения: шпонка 2(3) - 16 10 80 ГОСТ 23360 – 78.

Условное обозначение сегментной шпонки состоит из размеров b и h и номера ГОСТа. Например, шпонка нормальной формы (исполнение 1) сечением b h₁ = 4 6,5: шпонка 4 6,5 ГОСТ 24071 – 97. обозначение низкой шпонки с сечением b h₂ = 5 5,2: шпонка - 5 5,2 ГОСТ 24071 – 97.

Пример назначения и выбора посадок шпоночного соединения

Назначить допуски на элементы нормального шпоночного соединения призматической шпонкой для вала ø40 мм.

Размеры призматической шпонки и сечений пазов (выбираем по таблице 15 приложения А):

b × h × l = 12 × 8 × 45 мм; t₁ = 5,0 мм, t₂ = 3,3 мм.

Допуски на детали нормального шпоночного соединения:

Шпонка	Паз вала	Паз втулки
b = 12 (h9)	b1 = 12 (N9)	b2 = 12 (JS9)
h = 8 (h11)	d-t1 = 35	d+t2 = 43,3
l = 45 (h14)	l1 = 45 (H15)	l2 = 45 (H15)

Схема расположения полей допусков представлена на рисунке 6.2. Детали шпоночного соединения представлены на рисунке 6.3.

Рисунок 6.2 - Схема полей допусков нормального шпоночного соединения для вала ø40 мм

Рисунок 6.3 – Эскизы деталей нормального шпоночного соединения призматической шпонки