Методы и средства контроля элементов деталей шпоночного соединения

Таблица 4

Таблица 3

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.

№ п/п	Наименование элемента детали шпоночного сопряжения	Условное обозначение	Поле допуска
	Высота шпонки:	h
до 6 мм	h9
свыше 6 мм	h11
	Длина шпонки	l	h14
	Длина паза на валу	l _паз	H15
	Длина паза во втулке	L _вт	H15
	Исполнительная глубина паза
вала	t₁	H12
втулки	t₂	H12
	Диаметр сегментой шпонки	d	h12

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.

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).

Рис.5. Калибры для контроля элементов шпоночного соединения

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.