Сегментные шпонки

Шпонка. Шпоночный паз. Виды, размеры и предельные отклонения.

Призматические шпонки по ГОСТ 23360-78.

Рис 1. Основные обозначения призматических шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала dСечение шпонки

bхh

Шпоночный пазДлина l

мм

Ширина bГлубинаРадиус закругления r или фаска s1 x 45°
Свободное соединениеНоминальное соединениеПлотное соед.Вал t1Втулка t2
Вал (Н9)Втулка

(D10)

Вал (N9)Втулка

(JS9)

Вал и втулка (Р9)Ном.. Ном.Пред.

откл.

не болеене менее
Cв.12  до 17

» 17 » 22

5×5

6×6

+0,030+0,078 +0,0300

-0,030

±0,015-0,012

-0,042

3,0

3,5

+0,1

2,3

2,8

+0,1

0,25

0,25

0,16

0,16

10-56

14-70

Св. 22 до 30

» 30 » 38

8×7+0,036+0,098

+0,040

0

-0,036

±0,018-0,015

-0,051

4,0

5,0

+0,2

3,3

3,3

+0,2

0,25

0,4

0,16

0,25

18-90
10×822-110
Св. 38 до 44

» 44 » 50

» 50 » 58

» 58 » 65

12×8+0,043+0,120

+0,050

0

-0,043

±0,021-0,018

-0,061

5,03,30,40,2528-140
14×95,53,836-160
16×106,04,345-180
18×117,04,450-200
Св. 65 до 75

» 75 » 85

» 85 » 95

20×12+0,052+0,149

+0,065

0

-0,052

±0,026-0,022

-0,074

7,54,90,60,456-220
22×149,05,463-250
24×149,05,470-280

Таблица 2. Предельные отклонения размеров (d + t1) и (d + t2).

Высота шпонокПредельное отклонение размеров
d + t1d + t2
От 2 до 60 -0,1+0,1 0
Св. 6 до 180 -0,2+0,2 0
Св. 18 до 500 -0,3+0,3 0

Призматические шпонки с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Рис 2. Основные обозначения призматических шпонок с креплением на валу и шпоночных пазов.

Таблица 3. Размеры призматических шпонок с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Ширина b (h9)Высота h (h11)Радиус закругления r или фаска s1 x 45°Диаметр d0Длина l2Длина l (h14)Винты по ГОСТ 1491-80
не менеене болееотдо
870 250,40М372590М3×8
1080,400,60825110М3×10
12М41028140М4×10
149М536160М5×12
1610М61145180М6×14
181150200
20120,600,8056220
2214М81663250М8×20
2570280
281680320
3218М101890360М10×25
36201,001,20100400
4022М1222100400М12×30
4525125450

Сегментные шпонки по ГОСТ 8786-68.

Рис 3. Основные обозначения сегментных шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 4. Размеры и предельные отклонения сегментных шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 8786-68.

Диаметр вала dРазмеры шпонки b×h×DШпоночный паз
Передающих вращающий моментФиксирующих элементыШирина bГлубинаРадиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал t1Втулка t2
Номин.Пред. откл.Номин.Пред. откл.не менеене более
От 3 до 4

Св. 4 » 5

От 3 до 4

Св. 4 » 6

1×1,4×4

1,5×2,6×7

1,0

1,5

1,0

2,0

+0,1 00,6

0,8

+0,1

0,080,16
Св. 5 » 6

» 6 » 7

Св. 6 » 8

» 8 » 10

2×2,6×7

2×3,7×10

2,01,8

2,9

1,0

1,0

Св. 7 до 8Св. 10 до 122,5×3,7×102,52,71,2
Св. 8 до 10

» 10 » 12

Св. 12 до 15

» 15 » 18

3×5×13 3×6,5×163,03,8

5,3

+0,2 01,4

1,4

Св. 12 до 14

» 14 » 16

Св. 18 до 20

» 20 » 22

4×6,5×16

4×7,5×19

4,05,0

6,0

1,8

1,8

0,160,25
Св. 16 до 18

» 18 » 20

Св. 22 до 25

» 25 » 28

5×6,5×16 5×7,5×195,04,5

5,5

2,3

2,3

Св. 20 до 22Св. 28 до 325×9×227,0

+0,3

2,3
Св. 22 до 25

» 25 » 28

Св. 32 до 36

» 36 » 40

6×9×22 6×10×256,06,5

7,5

2,8

2,8

Св. 28 до 32Св. 408×11×288,08,03,3

+0,2

0,250,40
Св. 32 до 38Св. 4010×13×3210,010,03,3

Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80.

Рис 4. Основные обозначения клиновых шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 5.1 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Ширина b (h9)Высота h (h11)Радиус закругления r или фаска s1 x 45°Длина l (h14)Высота шпоночной головки
  не менее*не болееотдо 
220,160,25620
33636
448457
550,250,4010568
66147010
87189011
1080,400,602211012
1282814012
1493616014
16104518016
18115020018
20120,600,805622020
22146325022
25147028022
28168032025
32189036028
36201,001,2010040032
402210040036
452511045040
502812550045
56321,602,0014050050
633216050050
703618050056
80402,503,0020050063
904522050070
10050250500

80

Продолжение.

Таблица 5.2 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Диаметр валаСечение шпонки bхhШпоночный паз
Ширина bГлубинаРадиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал и втулка (D10)Вал t1Втулка t2 
Номин.Пред. откл.Номин.Пред. откл.не менеене более
От 6 до 82х221,2+0,1 00,5+0,1 00,080,16
Св. 8 до 103х331,80,9
Св. 10 до 124х442,51,2
Св. 12 до 175х553,01,70,160,25
Св. 17 до 226х663,52,2
Св. 22 до 308х784,0+0,2 02,4+0,2 0
Св. 30 до 3810х8105,02,40,250,40
Св. 38 до 4412х8125,02,4
Св. 44 до 5014х9145,52,9
Св. 50 до 5816х101663,4
Св. 58 до 6518х111873,4
Св. 65 до 7520х12207,53,90,400,60
Св. 75 до 8522х142294,4
Св. 85 до 9525х142594,4
Св. 95 до 11028х1628105,4
Св. 110 до 13032х1832116,4
Св. 130 до 15036х203612+0,3 07,1+0,3 00,701,00
Св. 150 до 17040х2240138,1
Св. 170 до 20045х2545159,1
Св. 200 до 23050х28501710,1
Св. 230 до 26056х32562011,11,201,60
Св. 260 до 29063х32632011,1
Св. 290 до 33070х36702213,1
Св. 330 до 38080х40802514,12,002,50
Св. 380 до 44090х45902816,1
Св. 440 до 500100х501003118,1

Допуски шпоночных соединений

Данное определение является немалозначимым. Для обеспечения качества работы назначают допуски шпоночных соединений

Это важно знать. Определяет шпоночные соединения ГОСТ 2.308–79 «Единая система конструкторской документации

Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей». Это соответствующая документальная база.

Числовые параметры допусков расположения устанавливают с учетом следующих соотношений: Т (пар) = 0,6 Т (ш); Т (сим0) = 4,0 Т (ш).

Где указанные обозначения предусматривают:

— Т (ш) – допуск ширины паза шпоночного b.

— Т (пар) – указанный параметр параллельности.

— Т (сим) – значение допуска симметричности в диаметральном выражении.

Полученные расчетные параметры данных определений приближают к стандартным. Ориентируются для этого на ГОСТ 24643.

Соединения шпоночные

ШПОНКИ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ( ГОСТ 23360-78 ) Данный ГОСТ 23360-78 соответствует DIN 6885 в диапазоне диаметров 6-130 мм Описание распространяется на шпоночные соединения с призматическими шпонками и устанавливает размеры и предельные отклонения размеров призматических шпонок и соответствующих им шпоночных пазов на валах и во втулках.Размеры сечений пазовРазмеры шпонок в зависимости от диаметра вала

Диаметр валаСечение шпонки bxhГлубина пазаДлина шпонкиРадиус закругленияФаска
на валу tна втулке t1rminrmaxcmincmax
от 6 до 8 св. 8 до 10 св. 10 до 122×2 3×3 4×41,2 1,8 2,51,0 1,4 1,86 — 20 6 — 36 8 — 450,080,160,160,25
св. 12 до 17 св. 17 до 22 св. 22 до 305×5 6×6 8×73,0 3,5 4,02,3 2,8 3,310 — 56 14 — 70 18 — 900,160,250,250,40
св. 30 до 38 св. 38 до 44 св. 44 до 50 св. 50 до 58 св. 58 до 6510×8 12×8 14×9 16×10 18×115,0 5,0 5,5 6,0 7,03,3 3,3 3,8 4,3 4,422 — 110 28 — 140 36 — 160 45 — 180 50 — 2000,250,400,400,60
св. 65 до 75 св. 75 до 85 св. 85 до 95 св. 95 до 110 св. 110 до 13020×12 22×14 25×14 28×16 32×187,5 9,0 9,0 10,0 11,04,9 5,4 5,4 6,4 7,456 — 200 63 — 250 70 — 280 80 — 320 90 — 3600,400,600,400,60
св. 130 до 150 св. 150 до 170 св. 170 до 200 св. 200 до 23036×20 40×22 45×25 50×2812,0 13,0 15,0 17,08,4 9,4 10,4 11,4100 — 400 100 — 400 110 — 450 125 — 5000,701,000,701,00
св. 230 до 260 св. 260 до 290 св. 290 до 33056×32 63×32 70×3620,0 20,0 22,012,4 12,4 14,4140 — 500 160 — 500 180 — 5001,201,601,201,60
св. 330 до 380 св. 380 до 440 св. 440 до 50080×40 90×45 100×5025,0 28,0 31,015,4 17,4 19,5200 — 500 220 — 500 250 — 5002,002,502,002,50
1. Допускается применять шпонки длиной, выходящей за указанные пределы диапазонов длин. При этом длины свыше 500 мм следует выбирать из ряда Ra20 по ГОСТ 6636-69. 2. Для крепления режущего инструмента допускается применять уменьшенные шпонки 7х7 и 24х14 мм.

Варианты исполнения шпонокРяд длин шпонок: 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, 500УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ шпонка исполнения 1: Шпонка BxHxL ГОСТ 23360-78.

шпонка исполнения 2:Шпонка 2-BxHxL ГОСТ 23360-78. Материал шпонок — сталь чисто тянутая для шпонок по ГОСТ 8787-68

. Допускается применять другую сталь с временным сопротивлением разрыву не менее590 МПа (60 кг/мм2).Предельные отклонения пазов должны соответствовать указанным в таблице:Примечания: 1. Допускаются для ширины паза и втулки любые сочетания полей допусков, указанных в таблице. 2. Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения размера ширины паза вала Н11, если это не влияет на работоспособность соединения. 3. В ответственных шпоночных соединениях сопряжения дна паза с боковыми сторонами выполняются по радиусу, величина и предельные отклонения которого должны указываться на рабочем чертеже. 4. Допускается в обоснованных случаях (пустотелые и ступенчатые валы, передачи пониженных вращающих моментов и т.п.) применять меньшие размеры сечений стандартных шпонок на валах больших диаметров, за исключением выходных концов валов.

Полное описание данных шпонок можно найти в ГОСТ 23360-78 «Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»

Похожие документы:

ГОСТ 10748-79 — «Соединения шпоночные с призматическими высокими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки» ГОСТ 8790-79 — «Соединения шпоночные с призматическими направляющими шпонками с креплением на валу. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки» ГОСТ 12208-66 — «Приспособления станочные. Шпонки призматические скользящие сборные. Конструкция» ГОСТ 24071-97 — «Сегментные шпонки и шпоночные пазы»

Характеристика шпоночных соединений

Шпонка представляет собой продолговатую деталь, которая вставляется в паз, вырезанный в валу. Они имеют в разрезе разную форму и делятся:

  • призматические;
  • круглые;
  • сегментные;
  • тангенциальные;
  • клиновые.

По исполнению различают ненапряженные и напряженные соединения.

Призматические шпонки устанавливаются с легким натягом. Аналогично собирают сегментное соединение. Происходит центрирование без монтажных напряжений. Такие соединения относят к ненапряженным.

Ступица имеет сквозную выборку по отверстию и надевается на выступающую из вала шпонку.

Прочность шпоночного соединения рассчитывают:

  • на срез;
  • на смятие.

Обычно расчет ведется на смятие шпонки, поскольку разрушение начнется с него. Срез шпонки возможен только в случаях, когда напряжение сконцентрировано по линии соприкосновения вала и ступицы при неправильной подгонке шпонок. Если сечение детали значительно меньше ее высоты, он может срезаться. Это используют, когда нужен предохранительный механизм от перегрузок. Менять детали зубчатого зацепления дорого и долго, проще переставить шпонку.

Выбор шпонки для расчета осуществляется по диаметру вала подбором соответствующих ему соединительных деталей. Длина вычисляется по нагрузке, чтобы она ее выдержала. Все детали имеют стандартные размеры, и выбираются по таблице округлением до большей, чем расчетная деталь.

На смятие расчет делается по формуле:

[Mкр max] = 0,5DKLδсм

Где: Mкр max – максимальный крутящий момент, допустимый на валу;

D – диаметр вала, соответственно 0,5 d его радиус;

K – высота выступающей из паза вала части шпонки ;

L – длина;

δсм – допускаемое напряжение при смятии.

Откуда расчетный размер длины шпонки высчитывается по формуле:

L = Mкр/0,5DKδсм

Где Mкр – крутящий момент вала.

Подбор детали нужного размера делается по таблице нормализованных длин для шпонок. Значение округляется до ближайшего размера. Например, в результате расчета получили расчетную длину 16,6. 16 мм будет мало, следующее значение 18 мм подходит.

Проверка правильности расчета делается на срез, по формуле:

[Mкр max] = 0,5(D+K)bL[τср

Где: τср – допустимое значение на срез.

Минимальная расчетная длина детали на срез проверяется по формуле:

L = Mкр/0,5(D+K)b[τср ]

Расчетная длина по второй формуле должна быть больше. Сравнением 2 чисел определяется нагруженность соединения.

При больших нагрузках ступица может оказаться короче расчетной длины шпонки. В этом случае устанавливается 2 детали. Надо учитывать погрешность изготовления деталей и неравномерно распределенную нагрузку. Расчетный коэффициент нагрузки при 2 соединениях 0,75.

Пазы делаются под углом 180° и располагаются напротив. Для упрощения технологии обработки, рекомендуется на разных диаметрах одного вала фрезеровать одинаковые пазы. Операция проводится с одной установки и инструмент не выходит из оси.

Характеристики шпоночной стали

Приведенная выше информация указывает на то, что сталь для шпонок должна обладать определенными эксплуатационными характеристиками. Из названия материала можно сразу определить область ее применения. Среди особенностей отметим следующее:

  1. Металлическая шпонка производится зачастую при применении металла, который отвечает ГОСТу 8787-68.
  2. Зарубежные производители учитывают стандарт DIN
  3. В большинстве случаев используется шпоночный прокат, представленный конструкционной углеродистой сталью.
  4. Особенностью можно назвать то, что поверхностный слой обладает лучшими эксплуатационными характеристиками.
  5. Повысить основные характеристики можно за счет проведения различного рода термической обработки. Часто твердость повышается путем закалки или выполнения отпуска.

Используемая марка стали хорошо поддается холодному и горячему волочению. За счет этого проводится выпуск объемной или комбинированной калибровки.

Довольно большое распространение получил шпоночный материал 8×7. Применение стандартов на момент производства заготовок позволяет существенно упростить задачу по выпуску промежуточного элемента

При выборе материала уделяется внимание нижеприведенным моментам:

  1. Твердость поверхностного слоя.
  2. Устойчивость материала от воздействия окружающей среды.
  3. Степень обрабатываемости.

Распространенные сплавы могут применяться для изготовления призматических и других вариантов исполнения промежуточных элементов, который устанавливается для передачи усилия. Стоит учитывать, что чаще всего шпоночная сталь применяется при создании прямоугольных брусков различных размеров, которые устанавливаются на валу.

Классический вариант представлен маркой Ст45. К ключевым особенностям отнесем:

Это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, стоимость которой относительно невысокая. Традиционно используется при изготовлении ответственных деталей

Не стоит обращать внимание на то, что подобная марка не подается сварке

Кроме этого, может применяться марка Ст50, свойства которой не существенно отличаются от предыдущего варианта.

В случае, когда нужно существенно повысить прочность соединения следует уделить внимание возможности применения легированных сплавов. Внесение в состав определенных химических элементов позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики. Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:

Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:

  1. Твердость варьируется в пределе 35-45 HRC. Для повышения этого показателя проводится термическая обработка, а также отпуск для снижения вероятности появления внутренних напряжений.
  2. Внесение хрома позволяет несколько повысить степень защиты материала от воздействия повышенной влажности. Этот момент определяет то, что коррозия на поверхности не появляться в течение длительного периода применения изделия.
  3. Концентрация углерода в районе 0,4% обеспечивает требуемую прочность и твердость изделия. При этом в состав могут включаться и другие вещества в небольшой концентрации, за счет чего обеспечиваются требуемые эксплуатационные характеристики.

Также могут применяться и другие сплавы с особыми эксплуатационными характеристиками, к примеру, с хорошей устойчивостью к воздействию повышенной температуры. Выбор проводится в зависимости от эксплуатационных характеристик и многих других моментов.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное). Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

А.1 Предельные отклонения угла уклона по ГОСТ 8908

А.2 Размеры и допуски шпонок и шпоночных пазов для диаметра вала свыше 630 мм указаны в таблице А.1

Таблица А.1

мм
Диаметр вала Шпонка Шпоночный паз
Толщина Расчетная ширина Фаска Глубина Расчетная ширина Радиус
Номи- нал Пред. откл. h11 не менее не более во втулке во втулке на валу не более не менее
Номи- нал Пред. откл. Номи- нал Пред. откл.
670 46 0

-0,160

169,4 4,0 5,0 46 0

-0,4

46,5 +0,4 0 169,4 170,2 4,0 3,0
710 50 181,6 4,0 5,0 50 50,5 181,6 182,3 4,0 3,0
750 50 187,1 4,0 5,0 50 50,5 187,1 187,8 4,0 3,0
800 54 0

-0,190

200,7 4,0 5,0 54 54,5 200,7 201,4 4,0 3,0
850 58 214,3 4,0 5,0 58 58,5 214,3 215,2 4,0 3,0
900 62 227,9 4,0 5,0 62 62,5 227,9 228,7 4,0 3,0
950 66 241,5 4,0 5,0 66 66,5 241,5 242,4 4,0 3,0
1000 66 248,3 4,0 5,0 66 66,5 248,3 249,2 4,0 3,0

А.3 Параметры шероховатости поверхности элементов шпоночных соединений приведены в приложении Б.

Сборка шлицевых соединений

Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов и по сравнению со шпоночными соединениями имеют следующие преимущества:

  • при шлицевом соединении достигается более точное центрирование детали по валу;
  • вал почти не ослаблен, особенно при большом количестве шлицев, когда впадины можно сделать неглубокими;
  • при сборке шлицевых соединений не требуется никаких слесарно-пригоночных операций, так как после механической обработки деталей таких соединений получается полная их взаимозаменяемость.

На рис. 2; а, б, в, г показаны прямобочные, эвольвентные и треугольные профили шлицев. Наиболее распространенный профиль шлицев – прямобочный, однако теперь стали применять также шлицы с эвольвентным профилем, обеспечивающим лучшее центрирование деталей, чем с прямобочным.

Треугольные шлицы используют только при небольших нагрузках и на валах небольшого диаметра.

Шлицевые соединения, имеющие подвижные посадки, собирают вручную без пригонки. Шлицевые соединения различают по способу центрирования втулки относительно вала.

Существует три способа центрирования вала: по боковым сторонам шлицев (рис. 2, д), по наружному диаметру (рис. 2, е), по внутреннему диаметру (рис. 2, ж).

Рис. 2. Шлицевые соединения: а, б – прямобочное; в – эвольвентное; г – треугольное; д – центрированное по боковым сторонам; е – центрированное по наружному диаметру; ж – центрированное по внутреннему диаметру

Когда точность центрирования не имеет существенного значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения, применяют центрирование по боковым сторонам шлицев (карданное сочленение в автомобилях).

Когда в механизмах необходимо осуществить кинематическую точность (станки, автомобили и др.), применяют центрирование по одному из диаметров. Центрирование по наружному диаметру, как более экономичное, применяют для термически необработанных охватывающих деталей, а также для таких деталей, у которых твердость после термической обработки допускает калибрование протяжкой. Если твердость охватывающей детали не позволяет производить калибрование, то применяют центрирование по внутреннему диаметру.

Неподвижные соединения, имеющие посадки с натягом, собирают в специальных приспособлениях или с подогревом детали перед напрессовкой.

Подвижные шлицевые соединения после сборки проверяют на качку, неподвижные – на биение.

Перед сборкой шлицевых соединений необходимо убедиться в наличии и хорошем состоянии внешних фасок и закруглений внутренних углов шлицев, так как при неправильном выполнении этих элементов возможно заедание шлицев при сборке соединения. В напряженных соединениях охватывающая деталь обычно напрессовывается на вал специальным приспособлением; собирать такие соединения с помощью молотка не рекомендуется.

При очень тугих шлицевых соединениях целесообразно охватывающую деталь перед напрессовкой нагреть до 80-120° С. После напрессовки охватывающая деталь должна быть проверена на осевое и радиальное биение (рис. 3).

Рис. 3. Проверка собранного шлицевого соединения на биение

В легкоразъемных и подвижных шлицевых соединениях охватывающие детали устанавливаются на место под действием небольших усилий и даже от руки. В этом случае охватывающие детали, кроме проверки на биение, контролируют на качку. В правильно собранной сборочной единице качка или относительное смещение охватывающей и охватываемой деталей под действием создаваемого вручную крутящего момента совершенно недопустимы.

Ответственные шлицевые соединения проверяются также «на краску».

Понятие шпонки

Соединительный узел состоит из вала, ступицы и самой шпонки. Соединительным элементом двигателя и машины может быть ступица колеса, звездочка, шестеренки или другая деталь. Шпонка — это металлический брус, который устанавливается в соединительные пазы входного или выходного валов и ступицу двигателя или машины. Она предназначена для передачи силы вращения со ступицы двигателя на валы редуктора, с них — на ступицу машины.

Для изготовления паза под соединитель, применяют дисковую или концевую фрезу. Паз в ступице изготавливают методом протягивания резца.

Типы шпонок, их размеры, формы и варианты установки определены соответствующими стандартами и нормативами.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий