3.5. Шпоночные соединения

Шпонка – это деталь, устанавливаемая в пазах двух соединяемых деталей для передачи крутящего момента.

Шпоночные соединения могут быть неподвижными или подвижными вдоль оси вала. При этом примерно на половину своей высоты шпонка входит в паз вала и на половину – в паз ступицы колеса. Боковые (рабочие) грани шпонки передают вращение от вала к ступице и обратно.

Форма и размеры шпонок стандартизованы и зависят от диаметра вала и условий работы соединяемых деталей.

По форме различают шпонки призматические, сегментные и клиновые. Стандартами также определяются напряженные и ненапряженные шпоночные соединения. В напряженных соединениях, способных передавать крутящий момент и осевую нагрузку, применяются клиновые шпонки, а в ненапряженных, передающих только крутящий момент,– призматические и сегментные.

Ш поночное соединение на чертеже изображается в продольном и поперечном разрезах (рис. 3.24). В продольном разрезе шпонка изображается нерассеченной, а для вала используется местный разрез. В поперечном сечении штрихуются все три детали – вал, шпонка, ступица.

Изготавливают шпонки из специальной чистотянутой шпоночной стали (ГОСТ 8786–68).

Призматические шпонки разделяются на обыкновенные (ГОСТ 23360–78*) и направляющие (ГОСТ 8790–79). Последние крепят винтами к валу или ступице и применяют в случаях, когда колесо перемещается вдоль оси вала.

Наибольшее распространение получили шпонки обыкновенные, которые могут быть трех исполнений: со скруглением двух концов (рис. 3.25, а), без скругления концов (рис. 3.25, б) и со скруглением одного конца (рис. 3.25, в).

Рис. 3.25

В шпоночном соединении (рис. 3.26, а) между пазом ступицы и верхней гранью шпонки должен быть зазор. Размеры шпонок, глубина пазов на валу и в ступице (рис. 3.26, б) определяются стандартом и зависят от диаметра вала.

Рис. 3.26

Для выполнения чертежа шпоночного соединения по диаметру вала d и длине ступицы колеса L_ст (табл. 3.10) определяют размер (сечение) шпонки (b  h) и глубину пазов t₁ и t₂. Длина шпонки l должна быть на 5...6 мм меньше длины ступицы L_ст.

Таблица 3.10

Размеры обыкновенных призматических шпонок, мм (гост 23360-78*)

Диаметр вала d	Сечение шпонки bxh	Глубина шпоночного паза		Длина шпонки l
		вал t1	втулка t2	от … до	ряд длин
Свыше 10 до 12	4х4	2,5	1,8	8 … 45	6, 8, 10
Свыше 12 до 17	5х5	3,0	2,3	10 … 56	12, 14, 16
Свыше 17 до 22	6х6	3,5	2,8	14 …70	18, 20, 22
Свыше 22 до 30	8х7	4,0	3,3	18 … 90	25, 28, 32
Свыше 30 до 38	10х8	5,0	3,3	22 … 110	50, 56, 63
Свыше 38 до 44	12х8	5,0	3,3	28 … 140	70, 80, 90
Свыше 44 до 50	14х9	5,0	3,3	36 …160	100, 110
Свыше 50 до 58	16х10	6,0	4,3	45 …180	125, 140
Свыше 58 до 65	18х11	7,0	4,4	50 … 200	160, 180
Свыше 65 до 75	20х12	7,5	4,9	56 … 220	200, 220

Пример нанесения размеров паза на валу для призматической шпонки исполнения 1 (см. рис. 3.25, а) показан на рис. 3.27, а, а в ступице – на рис. 3.27, б.

Рис. 3.27

Условное обозначение призматической шпонки содержит: наименование изделия, вид исполнения (исполнение 1 не указывается), размер поперечного сечения b  h, длину шпонки l и стандарт, например:

Шпонка 2–10  8  38 ГОСТ 23360–78*.

Сегментные шпонки (ГОСТ 24071–80*), применяемые на сравнительно коротких ступицах и валах небольших диаметров, могут быть двух исполнений.

Условное обозначение сегментной шпонки включает в себя: наименование изделия, вид исполнения, размер поперечного сечения bh и стандарт, например:

Шпонка 2–610 ГОСТ 24071–80*.