6. Выбор и назначение посадок на шпоночные соединения

Шпоночное соединение – соединение вала с отверстием (например зубчатое колесо, шкива, рукоятки и т.д.) с помощью шпонки, устанавливаемой в пазы, выполнение на валу и во втулке. По форме стандартные шпонки подразделяться на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные с прямоугольным сечением.

Размеры шпонки зависят от диаметра вала, и выбираться по стандарту ГОСТ 23360-78.

Шпоночный паз является концентратором напряжений, снижающим усталостную прочность вала. Условия сборки шпоночного соединения улучшаются, если в соедини по цилиндрической поверхности вала и ступицы колеса предусмотрен зазор. Однако, наличие зазора в соединении вал –ступица приводит к тому, что при работе происходит обматывание поверхностей вала и отверстия. Обкалывание сопровождается скольжением из-за разности длин окружностей отверстия и вала. Скольжение приводит к смятию неровностей, износу контактных поверхностей.

Для корпусов, не имеющих разъема по плоскости, в которой лежат оси валов (корпуса коробок передач), выбор посадки колеса на вал оп­ределяется условиями сборки. При необходимости сборки внутри кор­пуса в стесненных условиях по цилиндрической поверхности назнача­ют переходные посадки.

В случае применения шпоночных соединений приближенно посадки по цилиндрической поверхности можно принимать по следующим ре­комендациям.

-для цилиндрических прямозубых колес Н7/p6, H7/r6

-цилиндрических косозубых и червячных колес H7/r6; H7/s6;

-конических колес H7/s6, H7/t6;

-неподвижных колес коробок передач (при необходимости сборки

внутри корпуса) H7/k6, Н7/m6.

Поле допуска ширины-шпонки b — h9.

Для ширины паза вала поля допусков:

Для ширины паза втулки, поля допусков:

Свободное соединение

H9

Нормальное соединение

N9

Плотное соединение

Р9

Для ширины паза втулки, поля допусков:

D10 J_S9 P9.

В нашем случае, соединение ступени вала с отверстием зубчатого колеса, посадка переходная , чтобы свободно можно было собирать и разбирать изделие. Если же посадка будет с зазором, то при вращении колеса возникнет повышенное радиальное биение и эксцентриситет.

Для диаметра вала d=30мм сечение шпонки: b×h=8×7мм и длина 25мм.

Фаска S max 0.40 min 0.25 глубина на валу(t₁)=4, во втулке (t₂)=3,3,

радиус закругления или фаска S₁×45⁰ max 0.25 min0.16

Свободное соединение:

Ширина шпонки по h9, верхнее и нижнее отклонения: es= 0, ei= -36

Ширина паза вала H9, верхнее и нижнее отклонения: ES= 0, EI= 36

Ширина паза втулки D10, верхнее и нижнее отклонения: ES= 98, EI= 40

Вычисляем предельные зазоры и натяги. В соединении шпонки с пазом вала H9/h9:

S_max=ES - ei =0.036

N_max=es – EI =0.036

В соединении шпонки с пазом втулки D10/h9:

S_max=ES - ei =0.134

N_max=es – EI =0.040

Нормальное соединение:

Ширина шпонки по h9, верхнее и нижнее отклонения: es= 0, ei= -36

Ширина паза вала N9, верхнее и нижнее отклонения: ES= 0, EI= -36

Ширина паза втулки Js9, верхнее и нижнее отклонения: ES= 18, EI= -18

Вычисляем предельные зазоры и натяги. В соединении шпонки с пазом вала N9/h9:

S_max=ES - ei =0.036

N_max=es – EI =0.036

В соединении шпонки с пазом втулки Js9/h9:

S_max=ES - ei =0.054

N_max=es – EI =0.018

Плотное соединение:

Ширина шпонки по h9, верхнее и нижнее отклонения: es= 0, ei= -36

Ширина паза вала Р9, верхнее и нижнее отклонения: ES= -15, EI= -51

Ширина паза втулки Р9, верхнее и нижнее отклонения: ES= -15, EI= -51

Вычисляем предельные зазоры и натяги. В соединении шпонки с пазом вала Р9/h9:

S_max=ES - ei =0.021

N_max=es – EI =0.051

В соединении шпонки с пазом втулки Р9/h9:

S_max=ES - ei =0.021

N_max=es – EI =0.051

Находим допуски на второстепенные и несопрягаемые размеры на высоту шпонки h=7по одиннадцатому квалитету h11 = 7_-0.090 ; на длину шпонки 25 h14 = 25_-0,052 ; на длину паза вала 25 H15 = 50^0,084.

Определяем допуски на глубину пазов вала t₁ и ступицы t₂ :

t₁ = 4^+0,2 или d – t₁ = 26_-0.2;

t₂ = 3,3^+0.2 или d + t₂ = 33,3^+0.2.

Допуск параллельности плоскости симметрии паза относительно оси шпоночного паза в отверстиях равен 0,5Т_ш, допуск симметичности шпоночного паза относительно оси - 2Т_ш, где Т_ш – допуск на ширину шпоночного паза,равный 0,036. Отсюда имеем: