Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 2

Шпонка и шпоночное соединение

Определение указанных соединений

Как уже было сказано выше, шпонки в основном изготавливаются из качественных и прочных сталей среднеуглеродистых (55, 50, 45). Для повышения прочности данной детали заготовки для них обычно подвергаются термической обработке, которая улучшает их качество.

Когда разрабатывают шпоночное соединение, чертеж которого предварительно составляют, то высоту и ширину данной детали используют по стандарту ГОСТ 2336–7, учитывая при этом диаметр используемого вала. В данном случае ничего нет сложного. Длину шпонки берут в зависимости от используемой ступицы. Сравнивают это с нормами соответствующего стандарта. Правильность выбора определенных параметров шпонки проверяют, применяя немаловажный расчет шпоночного соединения на прочность. В данном вычислении нет ничего сложного. Например, условием прочности в данном случае является следующая формула:

σсм = F1/ Асм ≤ .

Здесь F1 – параметр окружной силы на шкиву (Н). Асм является площадью смятия (мм²). Определяется данное значение следующей формулой: (0,94h-t1)lp.

В данном случае lp=l-в является рабочей длиной шпонки с торцами скругленными. Измеряется данный параметр в миллиметрах. l – это полная шпоночная длина.

Значения в, h, t1 являются стандартными размерами по ГОСТ 23360 – 78.

– параметр допускаемого напряжения на смятие (Н/мм²). При использовании чугунной ступицы принимается в определенном пределе: 55…95 Н/мм².

Рабочую длину шпонки рассчитывают следующим образом:

lp=32 – 6 = 26 мм.

Определение площади смятия:

Асм = (0,94·6 – 3,5)·26 = 55,64 мм².

Величину F1 принимаем по полученным измерениям. В данном случае F1=1200 H.

В результате этого вычисление расчетного напряжения будет выглядеть так:

σсм = 1200/55,64 = 21,56 Н/мм².

Это указывает на выполнение условия прочности:

σсм = 21,56 < ( 55…95 Н/мм²).

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 d Сечение шпонки

bхh

Шпоночный паз Длина l

мм

Ширина b Глубина Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Свободное соединение Номинальное соединение Плотное соед. Вал t1 Втулка t2
Вал (Н9) Втулка

(D10)

Вал (N9) Втулка

(JS9)

Вал и втулка (Р9) Ном..   Ном. Пред.

откл.

не более не менее
Cв.12  до 17

» 17 » 22

5×5

6×6

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

-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
10×8 22-110
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

5,0 3,3 0,4 0,25 28-140
14×9 5,5 3,8 36-160
16×10 6,0 4,3 45-180
18×11 7,0 4,4 50-200
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

7,5 4,9 0,6 0,4 56-220
22×14 9,0 5,4 63-250
24×14 9,0 5,4 70-280

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

Высота шпонок Предельное отклонение размеров
d + t1 d + t2
От 2 до 6 0
-0,1
+0,1
0
Св. 6 до 18 0
-0,2
+0,2
0
Св. 18 до 50 0
-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 d0 Длина l2 Длина l (h14) Винты по ГОСТ 1491-80
не менее не более от до
8 7 0 25 0,40 М3 7 25 90 М3×8
10 8 0,40 0,60 8 25 110 М3×10
12 М4 10 28 140 М4×10
14 9 М5 36 160 М5×12
16 10 М6 11 45 180 М6×14
18 11 50 200
20 12 0,60 0,80 56 220
22 14 М8 16 63 250 М8×20
25 70 280
28 16 80 320
32 18 М10 18 90 360 М10×25
36 20 1,00 1,20 100 400
40 22 М12 22 100 400 М12×30
45 25 125 450

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 d Размеры шпонки b×h×D Шпоночный паз
Передающих вращающий момент Фиксирующих элементы Ширина b Глубина Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал t1 Втулка t2
Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл. не менее не 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 0 0,6

0,8

+0,1

0,08 0,16
Св. 5 » 6

» 6 » 7

Св. 6 » 8

» 8 » 10

2×2,6×7

2×3,7×10

2,0 1,8

2,9

1,0

1,0

Св. 7 до 8 Св. 10 до 12 2,5×3,7×10 2,5 2,7 1,2
Св. 8 до 10

» 10 » 12

Св. 12 до 15

» 15 » 18

3×5×13 3×6,5×16 3,0 3,8

5,3

+0,2 0 1,4

1,4

Св. 12 до 14

» 14 » 16

Св. 18 до 20

» 20 » 22

4×6,5×16

4×7,5×19

4,0 5,0

6,0

1,8

1,8

0,16 0,25
Св. 16 до 18

» 18 » 20

Св. 22 до 25

» 25 » 28

5×6,5×16 5×7,5×19 5,0 4,5

5,5

2,3

2,3

Св. 20 до 22 Св. 28 до 32 5×9×22 7,0

+0,3

2,3
Св. 22 до 25

» 25 » 28

Св. 32 до 36

» 36 » 40

6×9×22 6×10×25 6,0 6,5

7,5

2,8

2,8

Св. 28 до 32 Св. 40 8×11×28 8,0 8,0 3,3

+0,2

0,25 0,40
Св. 32 до 38 Св. 40 10×13×32 10,0 10,0 3,3

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 более от до  
2 2 0,16 0,25 6 20
3 3 6 36
4 4 8 45 7
5 5 0,25 0,40 10 56 8
6 6 14 70 10
8 7 18 90 11
10 8 0,40 0,60 22 110 12
12 8 28 140 12
14 9 36 160 14
16 10 45 180 16
18 11 50 200 18
20 12 0,60 0,80 56 220 20
22 14 63 250 22
25 14 70 280 22
28 16 80 320 25
32 18 90 360 28
36 20 1,00 1,20 100 400 32
40 22 100 400 36
45 25 110 450 40
50 28 125 500 45
56 32 1,60 2,00 140 500 50
63 32 160 500 50
70 36 180 500 56
80 40 2,50 3,00 200 500 63
90 45 220 500 70
100 50 250 500

80

Продолжение.

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

Диаметр вала Сечение шпонки bхh Шпоночный паз
Ширина b Глубина Радиус закругления r или фаска s1 x 45°
Вал и втулка (D10) Вал t1 Втулка t2  
Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл. не менее не более
От 6 до 8 2х2 2 1,2 +0,1
0
0,5 +0,1
0
0,08 0,16
Св. 8 до 10 3х3 3 1,8 0,9
Св. 10 до 12 4х4 4 2,5 1,2
Св. 12 до 17 5х5 5 3,0 1,7 0,16 0,25
Св. 17 до 22 6х6 6 3,5 2,2
Св. 22 до 30 8х7 8 4,0 +0,2
0
2,4 +0,2
0
Св. 30 до 38 10х8 10 5,0 2,4 0,25 0,40
Св. 38 до 44 12х8 12 5,0 2,4
Св. 44 до 50 14х9 14 5,5 2,9
Св. 50 до 58 16х10 16 6 3,4
Св. 58 до 65 18х11 18 7 3,4
Св. 65 до 75 20х12 20 7,5 3,9 0,40 0,60
Св. 75 до 85 22х14 22 9 4,4
Св. 85 до 95 25х14 25 9 4,4
Св. 95 до 110 28х16 28 10 5,4
Св. 110 до 130 32х18 32 11 6,4
Св. 130 до 150 36х20 36 12 +0,3
0
7,1 +0,3
0
0,70 1,00
Св. 150 до 170 40х22 40 13 8,1
Св. 170 до 200 45х25 45 15 9,1
Св. 200 до 230 50х28 50 17 10,1
Св. 230 до 260 56х32 56 20 11,1 1,20 1,60
Св. 260 до 290 63х32 63 20 11,1
Св. 290 до 330 70х36 70 22 13,1
Св. 330 до 380 80х40 80 25 14,1 2,00 2,50
Св. 380 до 440 90х45 90 28 16,1
Св. 440 до 500 100х50 100 31 18,1

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.

Размеры шпоночного материала

При производстве проводится учет размеров шпоночного материала. В большинстве случаев на производственную площадку поставляется пруток. Длина его может составлять около 1000 миллиметров, в некоторых случаях выпуск проводится под заказ. Наиболее распространены следующие размеры шпонки:

  1. 4×4.
  2. 5×5.
  3. 22×22.
  4. 25×25.
  5. 32×18.
  6. 40×40.

Не стоит забывать о том, что от размера зависит и вес. Кроме этого, при производстве изделий определенных размеров применяются различные сплавы. Размер соединительного элемента выбирается в зависимости от того, какая будет оказываться нагрузка. Кроме этого, на размер оказывает влияние габариты соединяемых изделий.

На момент выпуска продукта проводится контроль качества при применении несколько различных методов, среди которых также визуальный осмотр.

От области применения рассматриваемого изделия во многом зависит и форма. Выделяют следующие виды:

  1. Клиновые.
  2. Призматические.
  3. Сегментные.
  4. Тангенциальные.
  5. Цилиндрические.

Сталь характеризуется достаточно высокой податливостью к механической обработке. В большинстве случае изделие получают из заготовки, в качестве которой выступает пруток.

Оборудование для фрезерования концевыми фрезами

Для фрезерования концевыми фрезами применяются горизонтальные и вертикальные фрезерные станки. Инструменты устанавливают в различные по конструкции патроны.

Патроны для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Концевые фрезы с цилиндрическими хвостовиками фиксируют при помощи таких патронов.

Изображение №8: патрон для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Они состоят из корпусов (1), гаек (2) и кулачков (3). Корпус устанавливается в шпинделе и затягивается шомполом. Кулачки зажимают инструмент при помощи кольцевой (4) и промежуточных пружин.

Патроны для концевых фрез с коническими хвостовиками

Имеют такую конструкцию.

Изображение №9: патрон для концевых фрез с коническими хвостовиками

Корпус (3) закрепляется в шпинделе станка при помощи шомпола. В сменной втулке (4) имеется винт (5), предназначенный для фиксации фрезы. Пояски втулки проходят через отверстия навернутой на корпус гайки (2) и вставляются в имеющиеся на торце пазы. Положение гайки регулируется при помощи специального винта (6).

Важно! Сменные втулки имеют стандартные размеры, соответствующие конусам Морзе.

Цанговые патроны

Предназначены для крепления концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками.

Изображение №10: цанговый патрон

Конический хвостовик такого патрона затягивается в шпинделе станка при помощи шомпола. Спереди имеется выточка. В нее входит цанга (1). Это коническая разрезная втулка имеющая отверстие, диаметр которого соответствует диаметру хвостовика закрепляемой фрезы. Для ее фиксации цанга сжимается гайкой (2).

Патроны с регулируемыми эксцентриситетами

Состоят из корпусов (1), колпачковых гаек (3) и втулок (2).

Изображение №11: патрон с регулируемым эксцентриком

Втулка в таком патроне эксцентрично закреплена по отношению к оси вращающейся фрезы (4). Она крепится при помощи двух винтов (5). При поворачивании втулки регулируется ширина паза.

ФОРМА, РАЗМЕРЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ШПОНОК

— ширина; — высота; — фаска; — длина

Черт.1

Таблица 1

мм

h 9

h 11

*

**

номинальный размер

пред. откл.

номинальный размер

пред. откл.

мин.

макс.

ряд

от

до

5

0 -0,030

3

0 -0,060

0,25

0,40

10

56

6

4

0 -0,075

0,25

0,40

14

70

8

0 -0,036

5

0,25

0,40

18

90

10

6

0,40

0,60

22

110

12

0 -0,043

6

0,40

0,60

28

140

14

6

0,40

0,60

36

160

16

7

0 -0,090

0,40

0,60

45

180

18

7

0,40

0,60

50

200

20

0 -0,052

8

0,60

0,80

56

220

22

9

0,60

0,80

63

250

25

9

0,60

0,80

70

280

28

10

0,60

0,80

80

320

32

0 -0,062

11

0 -0,110

0,60

0,80

90

360

36

12

1,00

1,20

100

400

_____________ * Фаски снимают только на продольных кромках и на закругленных концах шпонок, остальные кромки притупляют. ** Длины шпонок выбирают из ряда: 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 и 400 мм.

Шпоночное соединение

Шпоночные соединения применяют для соединения различных деталей с валом при передаче крутящего момента. Для выполнения шпоночного соединения на валу фрезеруют паз, аналогичный паз делают и в отверстии детали, устанавливаемой на валу. Шпонка, имеющая параллельные противоположные грани, входит одновременно в оба паза, фиксирует обе детали и обеспечивает передачу крутящего момента от одной детали к другой.

Схема расположения полей допусков шпоночных соединений по размеру Ь.

Шпоночное соединение ослабляет вал и не обеспечивает передачу большого крутящего момента. Этот недостаток отсутствует в шлицевых соединениях.

Шпоночные соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками стандартизованы. Обычно шпоночные соединения делятся на два типа: ненапряженные с призматическими и сегментными шпонками и напряженные с клиновыми шпонками.

Шпоночные соединения подразделяются на два вида: напряженные, создаваемые с помощью клиновых шпонок и способные передавать крутящий момент и осевое усилие, и ненапряженные, создаваемые призматическими и сегментными шпонками и передающие только крутящий момент.

Шпоночное соединение выполняют в двух изображениях с местными разрезами.

Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении. При передаче вращающего момента оно характеризуется значительными местными деформациями вала и ступицы, что приводит к неравномерному распределению давления по поверхности контакта посадочных поверхностей вала и ступицы, а также на рабочих гранях шпонки и шпоночных пазов, что, в свою очередь, снижает усталостную прочность вала. Поэтому применение шпоночных соединений должно быть ограничено. Его следует применять лишь в том случае, когда для заданного момента не удается подобрать посадку с натягом из-за недостаточной прочности материала колеса.

Технологические схемы узлов Схема бесшпоночного сое-со шпонками динения с упруго-пластичной втул.

Шпоночные соединения имеют недостатки, заключающиеся в том, что при передаче больших и особенно знакопеременных крутящих моментов шпоночный паз на валу приходится делать глубоким, при этом снижается прочность вала. При боковых зазорах между шпонкой и пазом охватывающей детали паз постепенно разрабатывается, что может вызывать срез шпонки или деформацию ее. Учитывая это, особые требования предъявляются к точности центрирования шпоночного соединения и плотности посадки на валу охватывающей детали.

Шпоночные соединения сильно снижают прочность валов, вызывая, помимо ослабления, значительную концентрацию напряжений.

Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении. При передаче вращающего момента его характеризуют значительные местные деформации вала и ступицы, что приводит к неравномерному распределению давления на поверхности контакта посадочных поверхностей вала и ступицы, а также на рабочих гранях шпонки и шпоночных пазов, что, в свою очередь, снижает усталостную прочность вала. Поэтому применение шпоночных соединений должно быть ограничено. Его следует применять лишь в том случае, когда для заданного момента не удается подобрать посадку с натягом из-за недостаточной прочности материала колеса.

Шпоночные соединения обычно изнашиваются по рабочим поверхностям как самих шпонок, так и шпоночных пазов на валах и в ступицах. Наиболее часто встречаются следующие нарушения соединений: смятие и выкрашивание рабочих поверхностей шпонок и шпоночных пазов; срез под действием чрезмерных крутящих моментов.

Шпоночные соединения служат в основном для передачи крутящих моментов.

Шпоночные соединения ( начало.

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные, осуществляемые призматическими ( рис. 6.1, а), сегментными ( рис. 6.1 6) или цилиндрическими ( рис. 6.1, г) шпонками, и напряженные, осуществляемые клиновыми ( рис. 6.1, в) шпонками.

ШПОНКАМИ

РАЗМЕРЫ ШПОНОК И СЕЧЕНИЙ ПАЗОВ. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

Размеры шпонок и сечений пазов.

Допуски и посадки

Basic norms of interchangeability. Keyed joints with prismatic high keys. Dimensions of keys and keyways. Tolerances and fits

ГОСТ

10748-79* 1 2 * *

Взамен

ГОСТ 10748-68

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 декабря 1979 г. № 5143 дата введения установлена с 01.01.81

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 23.05.90 № 1268

1. Настоящий стандарт распространяется на шпоночные соединения с призматическими высокими шпонками и устанавливает размеры и предельные отклонения размеров призматических высоких шпонок и соответствующих им шпоночных пазов на валах и во втулках.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5613—86.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2. Размеры шпонок и их предельные отклонения должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.

Исполнение 1

Исполнение 2

Черт. 1

Издание официальное Перепечатка воспрещена

* Переиздание (декабрь 1998 г.) с Изменениями № 1,2,утвержденными в марте 1984 г., декабре 1986 г.

(ИУС 7-84,3-87)

Издательство стандартов, 1979 ИПК Издательство стандартов, 1999

Ширина b (h9)

Высота h (hll)

Фаска S х 45 ° или радиус г

Длина 1 (Ь14)

Ширина b (h9)

Высота h (hll)

Фаска S х 45 ° или радиус г

Длина 1 (Ь14)

не менее

не более

ОТ

до

не менее

не более

ОТ

до

10

9

0,40

0,60

22

110

36

32

1,00

1,20

100

400

12

11

28

140

40

36

100

400

14

12

36

160

45

40

по

450

16

14

45

180

50

45

125

500

18

16

50

200

56

50

1,60

2,00

140

500

20

18

0,60

0,80

56

220

63

60

160

500

22

20

63

250

70

65

180

500

25

22

70

280

80

75

2,5

3,00

200

500

28

25

80

320

90

85

220

500

32

28

90

360

100

95

250

500

Примечания:

1. Длины шпонок должны выбираться из ряда: 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 мм.

2. Длины шпонок свыше 500 мм должны выбираться из ряда Ra 20 по ГОСТ 6636—69.

3. Допускается применять шпонки с длиной, выходящей за пределы длин, указанных в табл. 1.

Пример условного обозначения шпонки исполнения 1, с размерами Ъ= 18 мм, h = 16 мм, / = 100 мм:

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.

6 Шпоночно-фрезерные агрегаты для обработки валов

Если пазы должны иметь максимально точную ширину, их обработку следует выполнять на специальных шпоночных станках. Они работают шпоночным двузубым режущим инструментом, а подача на таких агрегатах выполняется по маятниковой схеме.

Шпоночно-фрезерное станочное оборудование обеспечивает обработку паза по всей его протяженности при врезании рабочего инструмента на глубину от 0,2 до 0,4 миллиметров. Причем фрезерование проводится дважды (врезание и подача в одну сторону, затем – те же операции в обратную сторону).

Описываемые станки оптимальны для массового и серийного изготовления шпоночных валов. Работают они в автоматическом режиме – после обработки изделия подача бабки в продольном направлении отключается автоматически и шпиндельный узел перемещается в начальное положение.

Кроме того, данные агрегаты гарантируют высокую точность получаемого паза, а фреза по периферии почти совсем не изнашивается, так как фрезерование ведется ее торцовыми частями. Минусом применения такой технологии считается ее длительность. Стандартная обработка пазов за два или один проход осуществляется в несколько раз быстрее.

Размеры пазов при использовании шпоночно-фрезерного оборудования контролируется либо калибрами, либо измерительным штрих-инструментом. В качестве калибров применяют круглые пробки. Замеры при помощи штангенглубиномера и штангенциркуля выполняются стандартно (устанавливается сечение, ширина, длина, толщина паза).

На современных предприятиях активно эксплуатируются два шпоночных станка: 6Д92 – для обработки концевым немерным инструментом закрытых пазов, и МА-57 – для фрезерования трехсторонним инструментом открытых пазов. Эти агрегаты, как правило, интегрируют в автоматизированные технологические линии.

5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов

Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.

Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину

После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.

Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа

Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим

Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.

Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:

  • инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
  • при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
  • с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.

Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).

Напряженное шпоночное соединение

Способы стопорения резьбовых соединений.

Напряженные шпоночные соединения выполняются с применением клиновых шпонок.

Напряженное шпоночное соединение осуществляется с помощью клиновых шпонок.

Напряженные шпоночные соединения осуществляются стандартными клиновыми ( рис. 3.22) и тангенциальными ( рис. 3.23) шпонками с уклоном 1: 100, обеспечивающим самоторможение. Клиновые шпонки забивают в пазы, ширина которых больше ширины шпонки Ь, в результате чего возникают значительные радиальные распорные силы и напряженное соединение, способное передавать вращающие моменты и воспринимать осевые нагрузки в обоих направлениях. Согласно стандарту клиновые шпонки могут быть четырех исполнений: с головкой, без головки и без закруглений по концам, с закругленным одним или двумя концами. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах, подверженных динамическим нагрузкам.

Напряженные шпоночные соединения обладают большой нагрузочной способностью, не требуют высокой точности пригонки, но, как правило, деформируют соединяемые детали, вызывают расцентровку, дисбаланс и неуравновешенность деталей, а при коротких ступицах-перекос их осей. Эти обстоятельства резко ограничивают область применения напряженных шпоночных соединений в современных машинах.

Различают ненапряженные и напряженные шпоночные соединения. Призматические, сегментные и торцовые шпонки создают ненапряженное соединение втулки с валом, исключающее эксцентриситет деталей и их деформации при монтаже. Клиновые и тангенциальные шпонки создают напряженное соединение с деформациями втулки и вала при монтаже, способствующее образованию эксцентриситета между втулкой и валом. Этот недостаток резко сокращает область их применения. Напряженное шпоночное соединение способно воспринимать осевые нагрузки.

Для напряженных шпоночных соединений при — меняют различные клиновые затяжные шпонки.

Порядок расчета напряженных шпоночных соединений ( врезных клиновых шпонок) аналогичен порядку, рекомендованному для призматических шпонок.

Все шпоночные соединения и шпонки подразделяют на две группы: напряженные и ненапряженные. Напряженным шпоночным соединением называют такое, в котором постоянно действуют внутренние силы упругости, вызванные предварительной затяжкой.

Существуют два основных типа шпоночных соединений: напряженное и ненапряженное. В напряженных шпоночных соединениях применяют клиновые шпонки, создающие при сборке напряжения в деталях соединения до приложения внешних нагрузок. В ненапряженных шпоночных соединениях применяют призматические и сегментные шпонки.

Напряженные шпоночные соединения обладают большой нагрузочной способностью, не требуют высокой точности пригонки, но, как правило, деформируют соединяемые детали, вызывают расцентровку, дисбаланс и неуравновешенность деталей, а при коротких ступицах-перекос их осей. Эти обстоятельства резко ограничивают область применения напряженных шпоночных соединений в современных машинах.

Различают ненапряженные и напряженные шпоночные соединения. Призматические, сегментные и торцовые шпонки создают ненапряженное соединение втулки с валом, исключающее эксцентриситет деталей и их деформации при монтаже. Клиновые и тангенциальные шпонки создают напряженное соединение с деформациями втулки и вала при монтаже, способствующее образованию эксцентриситета между втулкой и валом. Этот недостаток резко сокращает область их применения. Напряженное шпоночное соединение способно воспринимать осевые нагрузки.

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.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации