Допуски и посадки шпоночных соединений

Рис. П1.6. Расположение полей допусков трех видов соединения с призматической шпонкой: 1 - вал; 2 - шпонка; 3 - ступица.

Шпоночное соединение - соединение вала с деталью, передающей вращающий момент (шкивом, шестерней, звездочкой и т.п.), посредством закладной детали - шпонки, помещаемой в совмещенные пазы соединяемых деталей. Призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные с прямоугольным поперечным сечением шпонки стандартизованы.

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные (с призматическими и сегментными шпонками) и напряженные (с клиновыми и тангенциальными шпонками). Ненапряженные соединения передают только вращающий момент, напряженные кроме момента могут передавать и осевую нагрузку.

За номинальный размер шпоночного соединения принимают размер b, равный ширине шпонки, пазов под шпонку на валу и во втулке. Предусмотрены три вида соединений (рис. П1.6, табл. П1.12): I - свободное для получения посадок с гарантированным зазором, обеспечивающим нормальную работу соединения с направляющими и скользящими шпонками, а также облегчение сборки соединения с высокой твердостью поверхностей; II - нормальное для получения соединений в условиях серийного и массового производства; III - плотное для получения неподвижных соединений с напрессовкой деталей в условиях мелкосерийного и штучного производства, а также для повышения надежности соединения при реверсивных нагрузках.

Таблица П1.12
Поля допусков и предельные размеры (мм) шпонки и пазов на валу и во втулке

Диаметр вала d, мм

Высота шпонки h (t)

Поле допуска шпонки по размерам

Поле допуска паза по размеру b

Предельные отклонения

на валу

во втулке

от

до

от

до

ширина b

высота h (t)

длина l

I

II

III

I

II

III

глубины паза

угла наклона шпонки

вала t1

втулки t2

Соединение с призматической или клиновой шпонкой

h9

h9

h14

H9

N9

P9

D10

Js9

P9

+0,1 0

h11

+0,2 0

+0,3 0

Соединение с сегментной шпонкой

1,4

3,7

h9

h11

h12

--

N9

P9

--

Js9

P9

+0,1 0

+0,1 0

--

3,7

7,5

+0,2 0

7,5

+0,3 0

+0,2 0

Соединение с тангенциальными шпонками

--

h11

--

--

--

+0,2 0

0 -0,2

+0,3 0

0 -0,3

+0,4 0

0 -0,4

Длину призматической или клиновой шпонки выбирают из ряда целых

чисел (в мм): 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, 400, 450, 500. Длина тангенциальной шпонки должна быть на 10-15% больше длины ступицы или детали, установленной на валу.

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

После любого вида механической обработки (обработки со снятием с поверхности части материала - стружки) на поверхности остаются следы от режущих кромок инструмента в виде периодических или хаотически расположенных неровностей. Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности относительно малой протяженности, выделенных на базовой длине. Шероховатость поверхности оценивается на базовой длине от средней линии профиля - базовой линии, совпадающей с номи­нальной поверхностью детали. Профиль шероховатой поверхности состоит из выступов и впадин. Выступ профиля - часть профиля, соединяющая две соседние точки пересечения его со средней линией профиля и направленная из тела изделия. Впадина профиля - часть профиля, соединяющая две со­седние точки пересечения его со средней линией профиля и направленная в тело изделия.

В технической документации назначаются требования по нескольким параметрам шероховатости (высота неровностей, шаг неровностей профиля, опорная длина профиля и др.), основными из которых являются высота неровностей профиля по 10-ти точкам - Rz и среднее арифметическое отклонений профиля - Ra.

Высота неровностей профиля Rz равна среднему от суммы высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины (формула а).

Среднее арифметическое отклонений профиля Ra равно среднему арифметическому абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины (формула б).

(а) (б)

Таблица П1.13 Минимальные требования к шероховатости поверхности (параметр Ra, мкм) в зависимости от допусков размера и формы Допуск размера по квалитетам Допуск формы в % от допуска размера Номинальные размеры, мм Допуск размера по квалитетам Допуск формы в % от допуска размера Номинальные размеры, мм До 18 Св.18 до 50 Св. 50 до 120 Св. 120 до 500 До 18 Св.18 до 50 Св. 50 до 120 Св. 120 до 500 IT5 100 60 40 0,4 0,2 0,1 0,8 0,4 0,2 1,6 0,8 0,4 1,6 0,8 0,4 IT10 100, 60 40 25 3,2 1,6 0,8 6,3 3,2 1,6 6,3 3,2 1,6 6,3 6,3 3,2 IT6 100 60 40 0,8 0,4 0,2 1,6 0,8 0,4 1,6 0,8 0,4 3,2 1,6 0,8 IT11 100, 60 40 25 6,3 3,2 1,6 6,3 3,2 1,6 12,5 6,3 3,2 12,5 6,3 3,2 IT7 100 60 40 1,6 0,8 0,4 3,2 1,6 0,8 3,2 1,6 0,8 3,2 3,2 1,6 IT12 IT13 100, 60 40 12,5 6,3 12,5 6,3 25 12,5 25,0 12,5 IT8 100 60 40 1,6 0,8 0,4 3,2 1,6 0,8 3,2 3,2 1,6 3,2 3,2 1,6 IT14 IT15 100, 60 40 12,5 12,5 25,0 12,5 50 25 50 25 IT9 100, 60 40 25 3,2 1,6 0,8 3,2 3,2 1,6 6,3 3,2 1,6 6,3 6,3 3,2 IT16 IT17 100, 60 40 25 25 50 25 100 50 100 50

В документации предпочтительно использовать среднее арифметическое отклонение профиля Ra. Для заданного значения базовой длины нормативные параметры Ra и Rz связаны соотношением: Rz» 4Ra.

Шероховатость поверхностей связана с точностью изготовления изделия (детали). Чем выше точность обработки какого-либо размера детали (меньше номер квалитета - уже поле допуска), тем меньшую шероховатость должны иметь поверхности, ограничивающие этот размер. Минимальные требования к качеству обработки поверхностей в зависимости от допусков размера, ограниченного этими поверхностями представлены в табл. П1.13.

Подшипники качения работают в сложных условиях, обусловленных большими нагрузками, высокими частотами вращения колец, относительно малой поверхностью контакта с посадочной поверхностью. Поэтому к каче­ству поверхностей под посадку подшипников предъявляются более высокие требования по сравнению с другими поверхностями. Посадочные поверхности под подшипники и торцовые поверхности заплечиков высококачественно обрабатывают (алмазное точение, тонкая шлифовка) во избежание смятия и среза местных выступов в процессе запрессовки и эксплуатации подшипников. Рекомендуемые показатели чистоты обработки посадочных поверхностей под установку подшипников представлены в табл. П1.14.

Таблица П1.14 Рекомендуемые параметры шероховатости поверхностей под установку подшипников качения. Подшипник качения Посадочные поверхности Класс точности Номинальный диаметр, мм валов отверстий корпуса опорных торцов заплечика Параметр шероховатости Ra, мк   До 80 80-500 1,25 2,5 1,25 2,5 2,5 2,5 6 и 5 До 80 80-500 0,63 1,25 0,63 1,25 1,25 2,5   До 80 80-500 0,32 0,63 0,63 1,25 1,25 2,5   До 80 80-500 0,16 0,32 0,32 0,63 0,63 0,63

 

Таблица П1.15 Шероховатость Ra поверхности элементов шпоночных соединений (не более, мкм) Квалитет размера Номинальные размеры поверхности, мм До 18 Св. 18 до 50 Св. 50 до 120 Св. 120 до 500 IT9 3,2 3,2 6,3 6,3 IT10 3,2 6,3 6,3 6,3 IT11 6,3 6,3 12,5 12,5 IT12, IT13 12,5 12,5     IT14, IT15 12,5

Шпоночные пазы на валах обычно выполняются методом фрезерования. Получить высокое качество рабочих поверхностей пазов при таком способе изготовления весьма затруднительно, поэтому требования к шероховатости поверхностей пазов несколько ниже по сравнению с другими поверхностями деталей. Рекомендации по выбору качества поверхностей шпоночных соединений представлены в табл. П1.15.

Рис. П1.7 Обозначение шероховатости на чертежах: а) вид механической обработки не устанавливается (предпочтительно); б) механическая обработка со снятием слоя материала; в) без механической обработки; г) поля для простановки параметров шероховатости и способа обработки поверхности; д) простановка размеров профиля.

В чертежах обозначение шероховатости (рис. П1.7) ставится либо на линии обозначающей номинальное положение обрабатываемой поверхности, либо на линии-выноске, проведенной от этой поверхности таким образом, что угол значка шероховатости всегда смотрит в сторону обрабатываемой поверхности. На зубчатых венцах колес, червяков и других элементах, изображаемых условно, знак шероховатости, относящийся к рабочей поверхности зубьев, ставится на линии обозначающей делительный цилиндр, делительный конус, на резьбовых элементах детали знак шероховатости ставится на номинальный диаметр (допускается простановка знака на размерную линию) и т.п.

 

 

é

ПРИЛОЖЕНИЕ 2