2015-10-16
1741
Соединения призматическими шпонками используются в конструкциях чаще, чем другие: эти шпонки имеют небольшую глубину врезания в вал, а следовательно, ослабляют его в наименьшей степени, и при этом монтаж и демонтаж врезных шпонок относительно прост. Передача вращающего момента осуществляется за счет нормальных давлений, действующих на поверхности шпонки вследствие вращения. Рабочие – узкие грани шпонки. Соединение деталей шпонкой осуществляется свободным (вал/втулка H9/D10), нормальным (вал/втулка N9/JS9) и плотным (вал/втулка P9/P9). Призматические шпонки изготавливают из чистотянутой стали прямоугольного сечения с отношением высоты к ширине 1:1 (для валов малого диаметра) и 1:2 (для валов большого диаметра). Допускается применять сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа. ГОСТами предусматривается три исполнения призматических шпонок: исполнение 1 - со скругленными торцами, исполнение 2 – с обоими плоскими торцами, исполнение 3 – с одним закругленным и одним плоским торцем, (для призматических высоких шпонок предусмотрены два исполнения – 1 и 2) (рис. 2.2.).
| А - А |
| Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3 |
| Рис. 2.2. Конструктивные исполнения призматических шпонок: b – ширина шпонки; h – высота шпонки; l – длина шпонки |
Сечение призматических шпонок выбирается в зависимости от диаметра вала, длина определяется длиной ступицы, на которой расположена шпонка.
Размеры сечений призматических шпонок, размеры сечений пазов и их предельные отклонения (рис. 2.3.) выполняются по ГОСТ 23360-78 (табл. 2.1.), призматических высоких шпонок – по ГОСТ 10748-79 (табл. 2.2.), призматических низких (обозначающихся по исполнениям не цифрами, а латинскими буквами A, B, C и применяющихся для соединения валов с тонкостенными втулками) – по ГОСТ 29175-91. Длину призматических шпонок (по h14) выбирают из ряда по ГОСТ 23360-78: 6-8-10-12-14-16-18-20-22-25-28-32-36-40-45-50-56-63-70-80-90-100-110-125-140-160-180-200-220-250-280-320-360.
| Рис 2.3. Призматическая врезная шпонка |
Призматические врезные шпонки не обеспечивают осевой фиксации деталей. При соединении детали с валом на призматические шпонки требуется фиксатор для предупреждения осевого перемещения.
Таблица 2.1
Размеры сечений пазов и их предельные отклонения (по ГОСТ 23360-78), мм
| Диаметр вала d | Сечение шпонки bxh | Шпоночный паз | ||||||||||
| Ширина b | Глубина | Радиус закруг. r или фаска S1x45° | ||||||||||
| Свободное соединение | Номинальное соединение | Плотное соединение | Вал t1 | Втулка t2 | ||||||||
| Вал (Н9) | Втулка (D10) | Вал (N9) | Втулка JS(9) | Вал и втулка (Р9) | Номин. | Пред. откл. | Номин. | Пред. откл | Не более | Не менее | ||
| От 6 до 8 | 2х2 | +0,025 | +0,060 | -0,004 | +0,012 | -0,006 | 1,2 | 1,0 | 0,16 | 0,08 | ||
| Св.8 до 10 | 3х3 | +0,020 | -0,029 | -0,012 | -0,031 | 1,8 | +0,1 | 1,4 | +0,1 | |||
| Св.10 до 12 | 4х4 | +0,030 | +0,078 | +0,015 | -0,012 | 2,5 | 1,8 | 0,16 | 0,08 | |||
| Св.12 до 17 | 5х5 | +0,030 | -0,030 | -0,015 | -0,042 | 3,0 | 2,3 | 0,25 | 0,16 | |||
| Св.17 до 22 | 6х6 | 3,5 | 2,8 | 0,25 | 0,16 | |||||||
| Св.22 до 30 | 7х7 | +0,036 | +0,098 | +0,018 | -0,015 | 4,0 | +0,2 | 3,3 | +0,2 | 0,25 | 0,16 | |
| +0,040 | -0,036 | -0,018 | -0,051 | |||||||||
| Св.22 до 30 | 8х7 | +0,036 | +0,098 | +0,018 | -0,015 | 4,0 | 3,3 | 0,25 | 0,16 | |||
| Св.30 до 38 | 10х8 | +0,040 | -0,036 | -0,018 | -0,051 | 5,0 | 3,3 | 0,4 | 0,25 | |||
| Св.38 до 44 | 12х8 | 5,0 | 3,3 | |||||||||
| Св.44 до 50 | 14х9 | +0,043 | +0,120 | +0,021 | -0,018 | 5,5 | 3,8 | 0,4 | 0,25 | |||
| Св.50 до 58 | 16х10 | +0,050 | -0,043 | -0,021 | -0,061 | 6,0 | 4,3 |
Таблица 2.2
Размеры сечений пазов (по ГОСТ 10748-79)
| Диаметр вала D | Сечение шпонки bxh | Глубина паза | Радиус закругления пазов или фаска S1 x 45° | ||||
| Вала t1 | Втулки t2 | не менее | не более | ||||
| номин. | Пред. откл. | номин. | Пред. откл. | ||||
| Св. 30 до 38 Св. 38 до 44 Св. 44 до 50 Св. 50 до 58 | 10x9 12x11 14x12 16x14 | 5,5 7,0 7,5 9,0 | +0,2 | 3,8 4,4 4,9 5,4 | +0,2 | 0,25 | 0,4 |
При выборе шпонок для ступенчатых валов (рис. 2.4.) руководствуются следующими соображениями: один и тот же крутящий момент Ткр обуславливает усилия F1 и F2, действующие на шпонки, расположенные на участках вала диаметрами d1 и d2 соответственно. Отсюда
F1 = 2Ткр/ d1; (2.1)
F2 = 2 Ткр /d2. (2.2)
Так как d2 > d1, то F2 < F1.
Поскольку технологически невыгодно выполнять на одном валу шпонки различной ширины (смена инструмента увеличивает время обработки и требует наличия расширенного сортамента обрабатывающего инструмента на рабочем месте), принято выполнять шпонки одинаковой ширины для всех ступеней вала, исходя из ступени наименьшего диаметра как наиболее нагруженной.
| Рис. 2.4. Выбор ширины шпонок для ступенчатого вала |
Пример обозначения призматической шпонки исполнения 1, размерами:
b = 20 мм, h = 12 мм и l = 70 мм: Шпонка 20х12х70 ГОСТ 23360-78, то же, исполнения 3: Шпонка 3-20х12х70 ГОСТ 23360-78
