НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Шпоночные соединения (рис.1) предназначены для передачи крутящего момента. Их принимают, главным образом, в малонагруженных тихоходных передачах (кинематические цепи подач станков), в крупногабаритных соединениях (шестерни-маховики, шкивы кузнечно-прессовых машин), во всех ответственных неподвижных конических соединениях, при единичном и мелкосерийном производстве изделий.
По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные.
Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизированы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединяемых деталей.
Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные соединения (при использовании направляющих шпонок с креплением на вал ГОСТ 8790-79), так и неподвижные соединения (ГОСТ 23360-78). Соединения с сегментной шпонкой (ГОСТ 24071-80) и клиновой (ГОСТ 24068-80) служат для образования только неподвижных соединений.
В таблице 1 приведены размеры элементов призматических шпонок и шпоночных пазов (рис.2).
Таблица 1
Размеры призматических шпонок и шпоночных пазов
|
d
|
b
|
h
|
t1
|
t2
|
l
|
|
от 6 до 8
|
2
|
2
|
1,2
|
1,0
|
6…20
|
|
Св.8 до 10
|
3
|
3
|
1,8
|
1,4
|
6…36
|
|
Св. 10 до 12
|
4
|
4
|
2,5
|
1,8
|
8…45
|
|
Св. 12 до 17
|
5
|
5
|
3,0
|
2,3
|
10…56
|
|
Св. 17 до 22
|
6
|
6
|
3,5
|
2,8
|
14…70
|
|
Св. 22 до 30
|
7
|
7
|
4,0
|
3,3
|
16…63
|
|
Св. 22 до 30
|
8
|
7
|
4,0
|
3,3
|
18…90
|
Длины шпонок 1 выбирают из ряда 5, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90 и далее до 500.
Особенностью шпоночных сопряжений является использование при их организации трех деталей (рис 1,2): шпоночного вала 1, шпонки 2 и шпоночной втулки 3 с образованием двух посадок в системе вала вал – шпонка и втулка – шпонка (рис 3).
Рис.2. Размеры элементов шпоночного соединения
Сопряжение шпоночного вала и шпоночной втулки является сопряжением двух «гладких» цилиндрических деталей и не относится к шпоночному сопряжению. Однако правильное назначение посадки для этого соединения существенно влияет на условия работы шпоночного сопряжения. Рекомендуемые поля допусков для соединений вал – втулка приведены в таблице 2.
Таблица 2
Рекомендуемые поля допусков для соединения вал – втулка
|
Условия работы пары вал - втулка
|
Характер сопряжения
|
Рекомендуемые поля допусков
|
|
|
|
отверстия
|
вала
|
|
Возможность осевого перемещения втулки по валу
|
С зазором
|
Н6
|
h6
|
|
|
|
Р7
|
h7, g6, f6
|
|
Обеспечение высокой точности центрирования, минимальное радиальное биение
|
Переходные
|
H6
|
js6, k6, m6, n6
|
|
Наличие больших динамических нагрузок, возможность реверсного движения
|
С натягом
|
H6
|
s7
|
|
|
|
H7
|
s8
|
Работоспособность шпоночных соединений определяется в основном точностью посадок по ширине шпонки b. Поэтому размер b является сопрягаемым. Остальные размеры задаются так, чтобы максимально облегчить процесс сборки при сохранении необходимой надежности соединения. Допуски других элементов в шпоночных соединениях приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3
|
№ п/п
|
Наименование элемента детали шпоночного сопряжения
|
Условное обозначение
|
Поле допуска
|
|
1
|
Высота шпонки:
|
h
|
|
|
|
до 6 мм
|
|
h9
|
|
|
свыше 6 мм
|
|
h11
|
|
2
|
Длина шпонки
|
l
|
h14
|
|
3
|
Длина паза на валу
|
lпаз
|
H15
|
|
4
|
Длина паза во втулке
|
Lвт
|
H15
|
|
5
|
Исполнительная глубина паза
|
|
|
|
|
вала
|
t1
|
H12
|
|
|
втулки
|
t2
|
H12
|
|
6
|
Диаметр сегментой шпонки
|
d
|
h12
|
Таблица 4
|
Высота шпонки h, мм
|
Глубина паза на валу t1, мм
|
Предельные отклонения размеров, мм
|
|
|
|
t1 или (d - t1)
|
d + t2
|
|
От 2 до 6
|
От 1,2 до3,5
|
+0,1 или (-0,1)
|
+0,1
|
|
Св. 6 до 18
|
Св. 3,5 до 11
|
+0,2 или (-0,2)
|
+0,2
|
|
Св. 18 до 50
|
Св. 11 до 31
|
+0,3 или (-0,3)
|
+0,3
|
Рис.3. Схема расположения полей допусков шпоночного соединения вида с призматической шпонкой:
По сопрягаемому размеру – ширине для призматических шпонок предусмотрено три варианта соединения: свободное, нормальное и плотное (рис. 3). Для сегментных шпонок применяется главным образом нормальное и плотное соединения; для термообработанных деталей допускается использование предельных отклонений ширины вала по Н11, ширины паза втулки по D10. Остальные поля допусков для обоих типов шпонок одинаковы. Посадки выполняются в системе вала.
Наибольшее распространение в общем машиностроении имеет нормальное соединение; свободное соединение применяют главным образом для направляющих шпонок, иногда при наличии объемной термообработки; плотное соединение – в случае реверсного движения шпоночного вала.
Для обеспечения собираемости шпоночного соединения к шпоночным пазам вала и втулки предъявляются определенные требования точности их расположения. Устанавливаются допуски на параллельность шпоночного паза TPA Относительно оси детали и на его симметричность TPS. Допуск на ширину шпоночного паза: для параллельности определяется по классу относительной геометрической точности А и составляет 60% от допуска шпоночного паза, а для симметричности, принимается диаметральном выражении, зависимым и равным нулю (рис.4). Заметим, что реально допуск симметричности не будет нулевым т.к. зависимый допуск формируется из допусков элементов составляющих посадку.
Расчетные значения округляются до стандартных по ГОСТ 24643-81.
Рис.4. Вал со шпоночным пазом
Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения и лежит в интервале Ra= 3,2…6,3 мкм.
Методы и средства контроля элементов деталей шпоночного соединения
Для контроля используются два метода: дифференцированный (поэлементный) и комплексный. Для реализации первого метода универсальные средства измерения. Выбор того или иного средства измерения определяется возможностью его использования с учетом конкретной конфигурации детали и обеспечения необходимой точности измерения. Этот метод целесообразно применять на стадии отладки технологического процесса или при анализе деталей, он требует больших затрат времени и квалификации персонала.
Комплексный контроль стандартизованных шпоночных пазов осуществляют калибрами (рис. 5). Ширину пазов вала и втулки проверяют пластинами, имеющими проходную и непроходную стороны (5, а).
Размер от образующей цилиндрической поверхности втулки до паза дна (+t2) контролируют пробкой со ступенчатым выступом (5,б). Симметричность расположения паза относительно осевой плоскости проверяют у втулки пробкой со шпонкой (5,в), а у вала накладной призмой (5,г)или кольцом с контрольным стержнем.
ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
1. ВВЕДЕНИЕ.