Шпоночное соединение

Шпонки служат для передачи крутящего момента от вала к ступице детали (зубчатого колеса, шкива и т. п.) или, наоборот, от ступицы к валу. В отдельных случаях кроме передачи крутящего момента шпонки фиксируют насаженные на вал ступицы в осевом направлении.

Основные типы шпонок стандартизованы. Подобно силовым клиновым соединениям, различают ненапряженные и напряженные шпоночные соединения. Ненапряженные шпоночные соединения осуществляют с помощью призматических и сегментных шпонок, а напряженные — посредством клиновых шпонок.

Призматические шпонки по назначению различают:

Обыкновенные и высокие со скругленными или плоскими концами, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами;
направляющие, применяемые в тех случаях, когда ступицы должны иметь возможность перемещаться вдоль валов; скользящие, перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицами и применяемые вместо направляющих шпонок в тех случаях, когда требуются большие перемещения ступиц. Направляющие шпонки прикрепляют к валу винтами, а скользящие соединяют со ступицей выступом цилиндрической формы.
Шпонка, находящаяся в пазу вала, называется врезной. Призматические шпонки — врезные. Примерно половина их высоты расположена в пазу вала и половина — в пазу ступицы. Рабочими гранями призматических шпонок служат их боковые, более узкие грани. Для упрощения и облегчения сборки шпоночных соединений между обыкновенной или направляющей шпонкой и ступицей, а также между скользящей шпонкой и валом предусматривают радиальный зазор (по высоте шпонки).

Наиболее распространены призматические обыкновенные шпонки, так как по сравнению с клиновыми шпонками они обеспечивают большую точность посадок ступиц на валах, а по сравнению с сегментными шпонками они врезаются в вал на меньшую глубину и, следовательно, в меньшей степени снижают прочность валов.
Сегментные шпонки— врезные и, подобно призматическим, работают боковыми гранями. При необходимости по длине ступицы ставят две (иногда даже три) сегментные шпонки. Сегментные шпонки — самые технологичные из-за легкости изготовления самих шпонок и пазов для них, а также удобства сборки соединений. Недостаток сегментных шпонок — необходимость выполнения глубоких пазов в валах, что снижает прочность последних. Поэтому сегментные шпонки применяют для передач относительно небольших моментов.

Клиновые шпонки по способу расположения на валах различают: врезные, фрикционные и тангенциальные. Клиновые врезные шпонки по конструкции подразделяют на шпонки клиновые без головки с плоскими или скругленными концами и шпонки клиновые с головкой.
В качестве шпонок на лыске и фрикционных применяют клиновые шпонки< с плоскими концами или с головкой. Все клиновые шпонки выполняют с уклоном 1:100. Этот же уклон предусматривают для паза ступицы. Подобно призматическим, примерно половина высоты клиновых врезных шпонок помещается в пазу вала и половина — в пазу ступицы. Вся высота клиновых шпонок на лыске и фрикционных помещается в пазу ступицы. Фрикционной шпонкой осуществляют соединение ступицы с гладким цилиндрическим валом; соответственно поверхность шпонки, соприкасающуюся с валом, делают цилиндрической, ее радиус равен радиусу вала. Фрикционные шпонки передают крутящий момент только силами трения, чем и обусловлено их наименование.
В отличие от призматических у клиновых врезных, на лыске и фрикционных шпонок широкие грани рабочие, а по боковым граням предусмотрены зазоры. Таким образом, напряженность соединений при применении этих шпонок возникает вследствие натяга между валом и ступицей (в радиальном направлении).
Из клиновых шпонок самые распространенные — врезные, так как по сравнению со шпонками на лыске и фрикционными они более надежны, а по сравнению с тангенциальными более технологичны.

Тангенциальные шпонки отличаются от других клиновых шпонок тем, что натяг между валом и ступицей создается ими не в радиальном, а в касательном направлении. Одна из широких граней тангенциальной шпонки направлена по касательной к сечению вала, а одна из узких граней — по радиусу вала. Такое расположение тангенциальных шпонок вызывает необходимость постановки в соединении - двух шпонок, размещаемых под углом 120°-135°. По технологическим условиям каждая тангенциальная шпонка выполняется из двух односкосных клиньев. Тангенциальные шпонки работают в основном на сжатие и поэтому наиболее надежны, но соединение этими шпонками сложное. Тангенциальные шпонки применяют преимущественно в тяжелом машиностроении при больших динамических нагрузках.
Клиновые шпонки применяют ограниченно, так как они вызывают смещение оси ступицы относительно оси вала, а при коротких ступицах могут вызвать перекос соединяемых деталей. В тех случаях, когда перекос насаживаемой на вал детали совершенно недопустим (большинство зубчатых передач), клиновые шпонки не применяют. Иногда применяют шпонки круглые (шпонки-штифты), шестигранные и др.

Материалом для шпонок служат углеродистые стали с пределом прочности не ниже 600 МПа. Призматические шпонки и клиновые шпонки без головок изготовляют из чистотянутой стали (ГОСТ 8787 — 68). Сегментные шпонки выполняют из цельнотянутой стали сегментного профиля (ГОСТ 8786-68).

При проектировании шпоночного соединения ширину и высоту шпонок принимают по соответствующему ГОСТу в зависимости от диаметра вала. Длину шпонки принимают в зависимости от длины ступицы и согласовывают с ГОСТом на шпонки. Достаточность принятых размеров шпонки проверяют расчетом соединения на прочность.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.