Расчет и выбор допусков и посадок шпоночного соединения

Общие сведения о шпоночных соединениях

Типы шпоночных соединений.

Шпоночное соединение образуется валом, шпонкой и ступицей колеса и предназначено для соединения с валами зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служит для передачи крутящих моментов.

Шпонка — стальной брус, устанавливаемый в пазы вала и ступицы, служащий для передачи вращающего момента между валом и ступицей. Установлены интервалы (поля) допусков по ширине шпонки b и шпоночных пазов на валу Ь_г и во втулке Ъ₂ для свободного (с гарантированным зазором), нормального (с вероятностным характером посадки) и плотного (с гарантированным натягом) соединений. Шпонки обычно соединяются с пазами валов неподвижно, а с пазами втулок — с зазором. Натяг необходим для того, чтобы шпонки не перемещались при эксплуатации, а зазор — для компенсации неточности размеров и взаимного расположения пазов.

Независимости от характера посадок шпонки изготавливаются по размеру b с полем (интервалом) допуска h9, что делает возможным их централизованное изготовление. Остальные размеры менее ответственны: высота шпонки h — по h 11, длина шпонки I — по h 14, длина паза под шпонку L — по Н15.

По форме шпонок шпоночные соединения бывают:

• • с призматическими шпонками (применяются наиболее часто; рис. 6.17);
• • с сегментными шпонками (рис. 6.14);
• • с тангенциальными шпонками (рис. 6.15);
• • с цилиндрическими шпонками (применяются наиболее редко);
• • с клиновыми шпонками (рис. 6.16).

Требования к параметрам шпоночных соединений регламентированы:

• • ГОСТ 23 360–78 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»;
• • ГОСТ 24 071–97 (ИСО 3912−77) «Основные нормы взаимозаменяемости. Сегментные шпонки и шпоночные пазы»;
• • ГОСТ 24 068–80 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с клиновыми шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»;
• • ГОСТ 24 068–80 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с клиновыми шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»;
• • ГОСТ 10 748–79 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими высокими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»;

• • ГОСТ 24 069–97 (ИСО 3117−77) «Основные нормы взаимозаменяемости. Тангенциальные шпонки и шпоночные пазы»;
• • ГОСТ 8790–79 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими направляющими шпонками с креплением на валу. Размеры шпонок и сечений пазов».

По наличию предварительных напряжений шпоночные соединения делятся на два типа:

• • ненапряженные — шпоночные соединения, в которых не возникает предварительных напряжений при сборке. Выполняются стандартными призматическими и сегментными или специальными шпонками;
• • напряженные — шпоночные соединения, в которых постоянно действуют внутренние силы упругости, обусловленные предварительной затяжкой, возникающей при сборке. Выполняются стандартными клиновыми и тангенциальными шпонками с уклоном 1: 100, обеспечивающим самоторможение.

Использование в ненапряженных соединениях призматических шпонок дает возможность более точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные (в случае применения обыкновенных призматических шпонок), так и скользящие соединения (при использовании направляющих шпонок с креплением на валу). Сегментные шпонки позволяют получать только неподвижные соединения.

Напряженные соединения с клиновыми и тангенциальными шпонками встречаются значительно реже. Например, клиновые шпонки недопустимы при высоких требованиях к соосности соединяемых деталей, так как смещают их геометрические оси на размер посадочного зазора. Эти соединения используются в тех случаях, когда подобные смещения осей не имеют существенного значения (шкивы, маховики и т. п.).