Соединения с сегментными шпонками

ГОСТ 24071-97 [13] устанавливает размеры шпонок, пазов вала и отверстия, допуски и посадки для соединения с сегментными шпонками. Параметры сечения шпоночного паза и шпонки этого типа приведены на (рисунке 6.6). Стандартом регламентируются: ширина шпонки b, высота шпонки h, длина шпонки L, глубина шпоночного паза на валу t₁ и глубина шпоночного паза во втулке t₂.

Установлено два вида исполнения сегментных шпонок, показанных на рисунке 6.7.

 

 

Рисунок 6.7 – Виды сегментных шпонок

Поля допусков шпонки и шпоночных пазов вала и отверстия, требования к шероховатости пазов приняты такими же как и для шпоночных соединений с призматическими шпонками. Шпоночные соединения с сегментными шпонками применяются только для неподвижных соединений, для которых предусмотрены посадки такие же как и для призматических шпонок. Посадки, образующие «свободные» соединения для сегментных шпонок, отсутствуют.

Регламентированы:

- ширина шпонки b выполняется по h9,

- высота шпонки h и h1 = 0,8h выполняется по h11,

- диаметр шпонки d выполняется по h12.

Пример [28]. Найти размеры соединения с помощью сегментной шпонки, если через сегментное шпоночное соединение шкив, насаженный на вал, диаметром D = 20 мм по посадке Н7/r6 передает вращающий момент. Применяется I исполнение сегментной шпонки. Обозначение посадки шпонки в пазу вала P9/h9.

Определить:

- предельные отклонения и предельные размеры на ширину шпонки;

- предельные отклонения и предельные размеры на ширину паза вала и втулки;

- предельные размеры глубины шпоночных пазов во втулке и в валу;

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

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

Привести эскиз поперечного сечения данного шпоночного соединения и отдельных его деталей с размерами и предельными отклонениями.

Решение.

Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов определяются по ГОСТ 24071-97 (таблица А.10) в зависимости от исполнения (исполнение I предназначено для передачи вращающих моментов) и диаметра вала, обозначаемого D (через d обозначается размер сегментной шпонки).

В итоге для D = 20 мм имеем: b x h x d => 5 х 7,5 х 19. Глубина паза вала t₁ = 5,5 мм, глубина паза втулки t₂ = 2,3 мм.

Согласно ГОСТ 24071-97 (таблица А.7) для размеров шпонок и пазов установлены следующие поля допусков по ЕСДП:

ширина b шпонки => h9;

высота h шпонки => h11;

диаметр d шпонки => h12.

В соответствии с ЕСДП (таблица А.2), допуск на ширину b шпонки по девятому квалитету для номинального размера 5 мм составляет 30 мкм, на высоту h шпонки по одиннадцатому квалитету для номинального размера 7,5 мм составляет 90 мкм, а на диаметр d шпонки по двенадцатому квалитету для номинального размера 19 мм 210 мкм.

Верхние отклонения для всех параметров шпонки равны нулю (таблица А.3).

Нижние отклонения (уравнение 2.6) определяются по формуле:

ei = es - Т_d, тогда

- для ширины b шпонки ei = 0 – 30 = - 30 мкм = - 0,030 мм,

- для высоты h шпонки ei = 0 – 90 = - 90 мкм = - 0,090 мм,

- для диаметра d шпонки ei = 0 – 210 = - 210 мкм = - 0,210 мм.

В результате:

b = 5 h9(_-0,030); h= 7,5 h11(_-0,090);

d =19 hl2(_-0,210).

Допуск на ширину паза вала и паза втулки по девятому квалитету для номинального размера 5 мм также составляет 30 мкм (таблица А.2).

Верхнее отклонение для ширины пазов вала и втулки определено основным отклонением Р. Величина верхнего отклонения (таблица А.4) составляет ES = - 12 мкм (-0,012 мм). Нижнее отклонение (уравнение 2.5) определяется по формуле: EI = ES - T_D, тогда

- для ширины паза вала EI = - 12 – 30 = -42 мкм =-- 0,042 мм.

- для ширины паза втулки EI = - 12 – 30 = - 42 мкм = - 0,042 мм.

Посадка сегментной шпонки в пазу вала по размеру b: .

Посадка сегментной шпонки в пазу втулки по размеру b: .

Схема расположения полей допусков деталей сопряжения представлена на рисунке 6.8.

Предельные размеры ширины шпонки:

b_max= b + es = 5 + 0 = 5,0 мм;

b_min + ei = 5 + (- 0,030) = 4,97 мм.

Предельные размеры на ширину паза вала:

b_max = b + ES = 5 + (- 0,012) = 4,988 мм;

b_min = b + EI = 5 + (- 0,042) = 4,958 мм.

Предельные размеры на ширину паза втулки:

b_max = b + ES = 5 + (- 0,012)= 4,988 мм;

b_min = b + EI = 5 + (- 0,042) = 4,958 мм.

Предельные зазоры, натяги в сопряжении паз вала - шпонка по размеру b: .

Smax = ES - ei= -12 - (- 30) = 18 мкм = 0,018 мм;

Nmax = es - EI = 0 - (- 42) = 42 мкм = 0,042 мм.

Предельные зазоры, натяги в сопряжении паз втулки - шпонка по размеру b: будут равны предыдущим, т.к. посадки одинаковы.

Предельные отклонения глубины паза вала t₁ и паза втулки t₂ назначаются в зависимости от высоты сегментной шпонки и для h = 7,5 мм, составляют t_l => ; D + t₂=> .

В результате имеем t_l = 5,5^+0.2; (D + t₂)^+0,1 = 20 + 2,3 = 22,3^{+0,1 мм}.

Эскизы поперечного сечения деталей сопряжения приведены на рисунке 6.9