Изображение шпоночного паза на чертеже

§ 33. Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Рис. 223. Соединение шпонкой

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 втулка; 3 — шпонка

Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12х8×60 означает, что призматическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись Шпонка сегм. 8×15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм. Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360—78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина b, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t₁ для втулки).

Таблица 4. Шпонки призматические (в мм)

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина б = 6 мм, высота h=6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t₁ =2,8 мм.

Рис. 226. Чертеж для чтения

1. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм.
2. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помоши шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы:
   1. Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
   2. Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
   3. К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
   4. Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
   5. К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой 6 (в кружке)?

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Чертежи штифтов цилиндрических и конических приведены на рисунке 227.

Рис. 227. Чертежи штифтов

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1) и в вале (дет. 2).

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченнымн, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5×30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10х70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Рис. 230. Чертеж для чтения

Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1. Сколько деталей входит в соединение?
2. Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3. Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14х9х35». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.
Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12 х 8 х 60 означает, что приз-магическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись

Шпонка сегм. 8 х 15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм.

Рис. 223. Соединение шпонкой

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360 — 78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина Ь, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t1 для втулки).

Шпонки призматические (в мм)
Таблица 4

Диаметр вала, D Размеры сечения шпонок Ь х h Глубина пазов
Вал t Втулка t<
Свыше 17 до 22 6×6 3,5 2,8
Свыше 22 до 30 8×7 4,0 3,3
Свыше 30 до 38 10 х 8 5,0 3,3
Свыше 38 до 44 12 х 8 5,0 3,3
Свыше 44 до 50 14 х 9 5,5 3,8
Свыше 50 до 58 16 х 10 6,0 4,3

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 — втулка; 3 — шпонка

Рис. 226. Чертеж для чтения

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина b = 6 мм, высота h = 6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t1 = 2,8 мм.

60. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм, длина шпонки 50мм.
61. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помощи шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы:

1) Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
2) Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
3) К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
4) Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
5) К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой б (в кружке)?

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Рис. 227. Чертежи штифтов

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

Чертежи штифтов — цилиндрических и конических — приведены на рисунке 227.

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 — сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3, рис 229) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1, рис 229) и в вале (дет. 2, рис 229).

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченными, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5 х 30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10 х 70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Рис. 230. Чертеж для чтения

62. Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1) Сколько деталей входит в соединение?
2) Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3) Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14 х 9 х 36». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

Изображение шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений

Шпоночные соединения

Соединение деталей призматической шпонкой показано на наглядном изображении, приведенном на рис. 9.20, а сборочный чертеж дан на рис. 9.21.

Рис. 9.20. Соединение призматической шпонкой

Рис. 9.21. Чертеж шпоночного соединения

На сборочном чертеже при выполнении продольного разреза шпонка условно показана неразрезанной.

На чертеже показывают небольшой промежуток (зазор) между верхней плоскостью шпонки 2 и дном канавки во втулке 3.

Соединения клиновой и сегментной шпонками мало отличаются от рассмотренного, только при клиновой шпонке зазоры располагаются по бокам, а при сегментной изменяется форма канавки в вале.

Условные обозначения шпонок показаны на следующих примерах.

Шпонка 18×11×100 ГОСТ 23360–78 – это обозначение следует понимать так: шпонка призматическая обыкновенная исполнения 1 (со скругленными торцами); с размерами: ширина b=18 мм, высота h=11 мм, длина l = 100 мм (исполнение 1 в обозначении не указывают).

Обозначение той же шпонки исполнения 2 (с плоскими торцами) – Шпонка 2– 18×11×100 ГОСТ 23360–78.

Обозначение шпонки клиновой исполнения 1 (со скругленными торцами) с размерами: ширина Ь = 18 мм, высота b=11 мм, длина l = 100 мм – Шпонка 18×11×100 ГОСТ 8792-68.

Обозначение шпонки сегментной с размерами: ширина 6 = 6 мм, высота (сегмент) 6 = 100 мм – Шпонка сегм. 6×10 ГОСТ 8795-68.

Размеры шпонок стандартизованы. Стандартизованы, следовательно, форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на валу и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблицах стандартов для шпонок указаны: диаметр вала D, соответствующие этому диаметру размеры шпонок (ширина 6, высота 6 и глубина шпоночных пазов: t – для вала, t1 – для втулки). Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах из таблиц стандартов.

Шлицевые соединения

Зубчатый вал – деталь цилиндрической формы, по наружной поверхности которого равномерно расположены впадины (шлицы). Между впадинами находятся зубья. Зубья входят во впадины насаживаемой детали, образуя зубчатое (шлицевое) соединение.

Профили зубьев и впадин бывают прямобочными, эвольвентными (боковые стороны профиля зуба очерчены эвольвентой) и треугольными.

Согласно ГОСТ 2.409–74 зубчатые поверхности валов и отверстия соединяемых с валами деталей вычерчивают упрощенно.

На рис. 9.22, а показано упрощенное изображение вала с зубчатым участком. Образующие цилиндра впадин должны пересекать линию границы фаски и проходить по ее изображению. При изображении вала в продольном разрезе образующие цилиндра впадин показывают сплошной основной линией, а зубья условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными (рис. 9.22, а).

На изображении торца зубчатой части вала показывают профиль только одного зуба и двух впадин; окружность, ограничивающую выступы, изображают сплошной основной линией. Дугу окружности, ограничивающей впадины, изображают сплошной тонкой линией (рис. 9.22, б), фаску на этом виде не показывают. При необходимости допускается изображать большее число зубьев и впадин.

Рис. 9.22. Шлицевые поверхности:

а, б – на стержне, в – в сечении; г, д – в отверстии; е, ж – эвольвентные

В сечениях, перпендикулярных оси зубчатой части вала (рис. 9.22, в), вычерчивают один зуб и две впадины и также проводят дугу окружности впадин.

Если детали, имеющие зубчатые отверстия, вычерчивают в продольном разрезе, впадины условно совмещают с плоскостью чертежа (рис. 9.22, г). На изображении торца зубчатого отверстия показывают профиль одного зуба и двух впадин, дугу окружности впадин проводят сплошной тонкой линией (рис. 9.22, д).

Все рассмотренные выше правила применяют и при изображении деталей зубчатых соединений эвольвентного и треугольного профилей. Чертежи этих деталей дополняют изображениями образующих делительных цилиндров (рис. 9.22, е) и делительных окружностей (рис. 9.22, ж), которые вычерчивают тонкими штрихпунктирными линиями.

Применяют три способа центрирования отверстия детали на валу при зубчатом соединении прямоблочного профиля: по внутреннему диаметру, по наружному диаметру и по боковым сторонам зубьев.

Зубчатые шлицевые соединения можно представить себе как многошпоночные. Пример шлицевого соединения двух деталей показан на рис. 9.23.

Рис. 9.23. Шлицевое соединение

Обозначаются шлицевые соединения на сборочных чертежах следующим образом:

• соединения с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d = 36 мм, наружным диаметром/) = 40 мм, шириной зуба b = = 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой по диаметру центрирования и по размеру :

• то же, при центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирования и по размеру :

• то же, при центрировании по боковым сторонам:

Шпонка и шпоночное соединение

Шпоночное соединение – разновидность соединения, состоящего из шпонки на валу и ступицы. Шпонкой называется деталь, которая соединяет узлы путем установки в пазы. Основной ее функцией является передача вращающего момента между узлами. Существует определенная стандартизация их разновидностей. Шпонка имеет специальные пазы, вырезанные путем фрезерования.

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Виды шпонок

Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:

1. 1. Клиновые. Особый тип, который отличаются углом наклона верхней грани. В общем разделение на виды происходит исходя из классификации шпоночных соединений. Устанавливается в паз с помощью физической силы, ударным методом. Применение такого типа соединения позволяет добиться необходимого напряжения. Нарезанный клин, находясь в пазе, распирает его изнутри. За счет силы прижатия, вал и ступица совместно вращаются.Используется довольно редко, так как ее использование предусматривает индивидуальный подгон. Это можно считать недостатком для массового производства механизмов. Основное назначение — применение в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения. Среди клиновых шпонок выделяют:
      • врезные;
      • на лыске;
      • фрикционные;
      • без головки и с головкой.
   2. Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Производиться методом фрезерования. Широко применяются в производстве, так как просты в изготовлении, не требуют особой точности при нарезании и легко устанавливается. Отличается установкой в боле глубокий паз, в сравнении с аналогами. Глубокий паз не подходит для больших нагрузок, так как значительно снижает прочность вала, поэтому используется при небольших крутящих моментов. На длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
   3. Призматические. Отличаются параллельными гранями, которые устанавливаются в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, поэтому существует вероятность возникновения коррозии в месте соединения. Для исключения коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся обычно со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа рабочей поверхностью считается длина прямых краев. Паз нарезается с помощью фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает крутящий момент на паз ступицы. Данный тип соединения призматической шпонкой часто используется для подвижных соединений, поэтому используют дополнительное крепление с помощью винтов. Как и многие другие типы выполняет функцию предохранителя при смятии и срезе.
   4. Цилиндрические. Штифты в таких шпонках изготавливаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на торце вала, которое высверливается под соответствующие размеры шпонок. Используется в тех случаях, когда ступица устанавливается на конце вала. Требует особого подхода к монтажу шпоночных соединений.Позволяют работать на срез и смятие. Поэтому выбор шпонки производят исходя из прочности на смятие.

Исходя из типа посадки выделяются:

1. Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
2. Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78;
Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Скачать ГОСТ 23360-78

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели.
Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

Достоинства и недостатки

Как и любой тип соединений, шпоночные имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам шпоночных соединений можно отнести простоту большинства типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали выполняется легко и быстро. Благодаря чему они получили широкое применение в машиностроении. Также обеспечивает функцию предохранения.

К недостаткам относиться ослабление ступицы и вала. Оно возникает исходя из повышенного напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который снижает осевую прочность вала.

Чтобы минимизировать недостатки, нужно добиться отсутствия перекоса шпонки в пазе. Для этого нужно обеспечить отсутствие зазора, что делается путем индивидуального изготовления и подгона шпонки. Из-за этого в крупносерийном производстве редко применяют любые разновидности шпоночных соединений. Если добиться отсутствия перекоса не удалось, площадь рабочего контакта уменьшается, в следствие чего степень максимальной нагрузки уменьшается.

Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на высоких скоростях. Это приведет к быстрому износу рабочих деталей. Из-за этого подобное соединение редко применяется для быстровращающихся валов. Для подбора подходящей шпонки лучше использовать таблицу шпоночных соединений.

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Скачать ГОСТ 8787-68

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Заключение

Такой тип соединения отличается простотой и достаточно высокой надежностью, из-за чего получил высокую популярность в промышленности. Разнообразие видов позволяет подобрать оптимальный тип соединения, что позволит добиться высокой эффективности, надежности готовой конструкции и страховку узлов от повреждений при повышении допустимых нагрузок. Подобрав шпонку исходя из соответствующих ГОСТов, можно добиться высокой эффективности работы соединения.

На сегодняшний день можно легко подобрать необходимую деталь, что позволяет быстро сделать монтаж и замену в случае необходимости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

§ 33. Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Рис. 223. Соединение шпонкой

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 втулка; 3 — шпонка

Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12х8×60 означает, что призматическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись Шпонка сегм. 8×15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм. Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360—78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина b, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t₁ для втулки).

Таблица 4. Шпонки призматические (в мм)

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина б = 6 мм, высота h=6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t₁ =2,8 мм.

Рис. 226. Чертеж для чтения

1. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм.
2. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помоши шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы:
   1. Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
   2. Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
   3. К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
   4. Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
   5. К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой 6 (в кружке)?

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Чертежи штифтов цилиндрических и конических приведены на рисунке 227.

Рис. 227. Чертежи штифтов

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1) и в вале (дет. 2).

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченнымн, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5×30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10х70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Рис. 230. Чертеж для чтения

Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1. Сколько деталей входит в соединение?
2. Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3. Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14х9х35». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

Машиностроительное черчение Практические занятия

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ШПОНОЧНОГО И ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

– изучение конструкций шпоночных, шлицевых и штифтовых соединений соединений, их параметров и характеристик;

− усвоить правила упрощённого изображения шпоночных и шлицевых соединений, шпоночных гнезд и шлицев на чертежах деталей;

− развить пространственные представления; подготовиться к чтению машиностроительных чертежей.

1.1 ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Шпоночные соединения предназначены для соединения с валами зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служат для передачи крутящих моментов.

Наиболее часто применяются соединения с призматическими шпонками.

Размеры, допуски, посадки и предельные отклонения с призматическими шпонками установлены ГОСТ 23360-78.

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала с втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота.

Шпоночные соединение – это разъёмные соединения составных частей изделий с применением шпонок. Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса (рисунок 2). Шпонка представляет собой стальной брус, который вставляется в пазы вала и ступицы.

В специальную канавку-паз на валу закладывается шпонка (рисунок 1). На вал насаживают колесо так, чтобы паз ступицы колеса попал на выступающую часть шпонки. Размеры пазов на валу и в ступице колеса должны соответствовать поперечному сечению шпонки.

Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей колеса, шкива, звездочки.

Шпоночные соединения широко применяются во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках и необходимости легкой сборки, разборки. По мере роста нагрузок применение шпоночных соединений сокращается.

Достоинства шпоночных соединений

1) простота конструкции;

2) легкость сборки и разборки соединения.

Недостатки шпоночных соединений

1) шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой детали (уменьшается сечение детали);

2) шпоночное соединение трудоемко в изготовлении.

Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке.

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрометров. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные (рисунок 3). В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами (исполнение 1), с одним закругленным торцом (исполнение 3) и с незакругленными торцами (исполнение 2), сегментные шпонки со срезанным краем сегмента (исполнение 2).

Призматические шпонки Призматические шпонки не удерживают насаженные детали от осевого смещения. Чтобы застопорить деталь, применяют распорные втулки 1 (рисунок 3) или установочные винты 1.

Шпонки призматические бывают обыкновенные и направляющие. Направляющие шпонки крепят к валу винтами; их применяют, когда колесо перемещается вдоль вала.

По форме торцов шпонки бывают трех исполнений:

исполнение 1 — оба торца закруглены;

исполнение 2 — один торец закруглен, второй — плоский;

исполнение 3 — оба торца плоские.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения.

Сегментные шпонки (рисунок 4) применяют в соединениях, передающих небольшие вращающие моменты. Они просты в изготовлении и при монтаже

Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Клиновые шпонки (рисунок 5) имеют форму односкосных клиньев с уклоном. Такой же уклон имеют пазы в ступицах деталей. Клиновые шпонки забивают в пазы. Поэтому создается напряженное соединение. Эти шпонки передают не только вращающий момент, но и удерживают деталь от осевого смещения. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах.

Тангенциальные шпонки (рисунок 6) состоят из двух односкосных клиньев. Они вводятся в пазы ударом. Применяют для валов с диаметром более 60 мм при передаче больших вращающих моментов.

Рабочими поверхностями у шпонок призматических и сегментных являются боковые грани, а у клиновых верхняя и нижняя широкие грани, одна из которых имеет уклон 1: 100.

Поперечные сечения всех шпонок имеют форму прямоугольников с небольшими фасками или скругленными. Размеры сечений шпонок выбираются в зависимости от диаметра вала, а длина шпонок — в зависимости от передаваемых усилий.

Условные обозначения шпонок определяются стандартами и включают в себя: наименование, исполнение, размеры, номер стандарта.

Пример условного обозначения шпонки: Шпонка 10 х 8 х 60 ГОСТ 23360—78 — призматическая, первого исполнения, с размерами поперечного сечения 10×8 мм, длина 60 мм.

Шпоночные соединения подразделяют на напряжённые и ненапряжённые.

Ненапряженные соединения получают с помощью призматических и сегментных шпонок. Напряженные соединения получают с помощью применения клиновых и тангенциальных шпонок.

Размеры призматических шпонок определяются ГОСТ 23360—78; размеры соединений с клиновыми шпонками — ГОСТ 24068—80; размеры соединений с сегментными шпонками — ГОСТ 24071—80.

В приборостроении, как правило, применяют ненапряженные шпонки, при использовании которых можно получить значительно более точное центрирование деталей с валом, чем в напряженных шпонках.

Ненапряженные шпонки передают только крутящий момент, напряженные шпонки, кроме передачи крутящего момента могут воспринимать небольшие односторонние осевые усилия.

Основные размеры соединений с призматическими шпонками даны в сокращении в таблице 1

Таблица 1 – Параметры шпонок

Предельные отклонения и посадки шпоночных соединений даны в таблице 3.

Таблица 2 – Поля допусков для образования шпоночных соединений

Рисунок 7 – Рекомендуемые посадки шпоночных соединений

Предельные отклонения на глубину паза приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Предельные отклонения на глубину шпоночного паза

Пример простановки посадок шпоночного сопряжения показан на рисунке 7.

В таблице 4 приведены размеры ряда призматических шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 23360-78).

Таблица 4– Размерный ряд шпонок и шпоночных пазов