Соединения с призматическими шпонками

Предусмотрены три вида исполнения шпонок ГОСТ 23360 – 78 (рисунок 6.1). Параметры сечения шпонки и шпоночного паза приведены на (рисунке 6.2). Регламентируются: ширина шпонки b, высота шпонки h, длина шпонки L, глубина шпоночного паза в валу t₁ и глубина шпоночного паза во втулке t₂.

 

 

Рисунок 6.1 Виды исполнения шпонок

Характер соединения шпонки со шпоночными пазами вала и отверстия определяется их назначением. На рисунке 6.3 приведены схемы расположения полей допусков шпонки и шпоночных пазов вала и отверстия.

По характеру соединения существуют «нормальное», «плотное» и «свободное» шпоночное соединения (рисунок 6.3). Нормальное и плотное соединения обеспечивают неподвижное соединение шпонки с пазом вала и пазом втулки. Плотное соединение назначают при ударных и реверсивных нагрузках в мелкосерийном и индивидуальном производстве. В массовом и крупносерийном производствах, в целях облегчения сборки, рекомендуется применять нормальное соединение. Посадки, обеспечивающие свободное соединение, назначают для направляющих шпонок.

Требования к допускам на глубину шпоночного паза вала и втулки, приведены в таблице А.9.

На рабочем чертеже предпочтительно на валу указать размер t₁ (в некоторых случаях d - t₁), а на отверстии втулки d + t₂; если указывается на валу размер d - t₁, предельные отклонения назначаются со знаком минус.

Длина шпоночного паза вала выполняется по Н15.

Длина шпонки L выполняется по h14.

Высота шпонки выполняется по h11.

Допускается изготавливать шпонки высотой от 2 до 6 мм по h9

Шероховатость боковой поверхности шпоночного паза R a 3,2 мкм; дна шпоночного паза R a 6,3 мкм.

 

Рисунок 6.3 – Схемы расположение полей допусков в шпоночных соединениях

Пример [28]. Найти сечение призматической шпонки и размеры шпоночных пазов в валу и во втулке, если зубчатое колесо, насаженное на вал редуктора, диаметром 50 мм должно передавать вращающий момент при помощи призматической шпонки. Производство крупносерийное, соединение «нормальное».

Исходные данные:

Обозначение полей допусков ширины шпонки h9, ширины паза вала N9, ширины паза втулки JS9 (таблица А.7).

Определить:

- предельные размеры на ширину шпонки;

- предельные размеры на ширину паза вала;

- предельные размеры на ширину паза втулки;

- предельные натяги (зазоры) в сопряжении шпонки с пазом вала и шпонки с пазом во втулке.

Дать схему расположения полей допусков деталей сопряжения с указанием на ней предельных отклонений.

Привести эскизы поперечного сечения деталей сопряжения с указанием размеров и предельных отклонений.

Решение.

Сечение призматической шпонки b х h определяется по ГОСТ 23360-80 (таблица А.8) в зависимости от заданного диаметра вала. Для d = 50 мм по указанному стандарту: ширина шпонки b = 14 мм, высота ее h = 9 мм, размеры глубины паза вала t₁ = 5,5 мм и глубины паза втулки t₂ = 3,8 мм.

Согласно исходных данных можно записать следующие посадки:

- паз вала - шпонка по размеру b → ,

- паз втулки - шпонка по размеру b →

Размеры сопряжения шпонки с пазом вала:

Допуск для номинального размера 14 мм по 9 квалитету IT9₁₄ = 43 мкм (таблица А.2).

Основное отклонение ширины паза вала с полем допуска N9 для номинального размера 14 мм ES = 0 мкм (таблица А.4).

По верхнему отклонению и допуску определяем нижнее отклонение паза вала (уравнение 2.5):

EI = ES – IT9₁₄;

EI = 0 - 43 = - 43 мкм.

На рисунке 6.4 приведена схема расположения полей допусков для сопряжения призматической шпонки с пазом вала и пазом втулки

При нахождении предельных отклонений симметричного поля допуска, каким является JS9, следует учитывать примечание к таблице А.4 (значений основных отклонений по ГОСТ 25346-89). В соответствии с ним во всем диапазоне размеров предельные отклонения для J_S = ± IT/2 для квалитетов с 7-го по 11 округляются. Если IT нечетное, то замена производится ближайшим меньшим четным числом. Поэтому допуск IT9₁₄ = 43 мкм заменяется четным меньшим значением 42 мкм, а предельные отклонения получаются ± 21 мкм.

Предельные размеры по ширине паза вала (уравнения 2.1, 2.3):

наибольший b_max = b + ES = 14 + 0 = 14,000 мм.

наименьший b_min = b + EI = 14 - 0,043 = 13,957 мм.

Основное отклонение на ширину шпонки с полем допуска h9 – верхнее, es = 0 мкм (таблица А.3).

Зная верхнее отклонение и допуск, определяем нижнее отклонение для ширины шпонки (уравнение 2.6):

ei = es – T_d

ei = 0 – 43 = - 43 мкм.

Предельные размеры по ширине шпонки (уравнения 2.2, 2.4):

наибольший b_max = b + es = 14 + 0 = 14,000 мм

наименьший b_min = b + ei =14 + (- 0,0,043) = 13,957 мм.

Размеры сопряжения шпонки с пазом втулки:

Предельные размеры по ширине паза втулки (уравнения 2.1, 2.3):

наибольший b_max = b + ES = 14 + 0,021 = 14,021 мм.

наименьший b_min = b + EI = 14 - 0,021 = 13,979 мм.

Предельные зазоры и натяги в сопряжении паз вала - шпонка

Smax = ES - ei= 0 - (- 43) = 43 мкм = 0,043 мм;

Nmax = es - EI = 0 - (- 43) = 43 мкм = 0,043 мм.

Предельные зазоры и натяги в сопряжении паз втулки - шпонка

Smax = ES - ei= 21 - (- 43) = 64 мкм = 0,064 мм;

Nmax = es-EI = 0-(-21) = 21 мкм = 0,021 мм.

 

Предельные отклонения глубины пазов и размеров, связанных с глубиной паза, регламентированы ГОСТ 23360-80 и определяются в зависимости от высоты шпонки h. Для h = 9 мм по указанному стандарту (таблица А.9) имеем предельные отклонения:

 

для глубины паза вала t₁ => ;

для d - t₁ => ;

для t₂ или d + t₁ => .

Эскизы поперечного сечения деталей сопряжения цилиндрической шпонки с пазом вала и втулки приведены на рисунке 6.5.