Что такое шпонка на валу
Для чего нужны шпонки
Среди большого количества разнообразных видов соединений очень часто встречается именно такой вид, как шпоночное соединение. Исходя из такого названия, можно понять, что выполняется оно, непосредственно, с помощью шпонок. Но для чего нужны шпонки в этом виде соединения? Насколько важную роль они играют в механизмах? Какие характеристики и свойства имеют шпонки, и что вообще это изделие представляет из себя?
Обычно под шпонкой подразумевается стальная продолговатая деталь в форме бруска. В более редких случаях упоминают деревянные шпонки, использующиеся при изготовлении разной мебели и фурнитуры. Мы же рассмотрим изделия, материалом изготовления которых служит сталь чистотянутая для шпонок из разных марок стали, например, Ст45, Ст50, Ст55. Это сырье так же называют шпоночный материал ГОСТ 8787-68.
Шпонка предназначена для установки в паз на валу и поверхности детали. При этом со стороны такое соединение может напоминать небольшой клин. Кстати говоря, с польского языка шпонка переводится именно как клин. Такое название она получила благодаря тому, что попросту не позволяет валу и ступице проворачиваться, надежно фиксируя вращающиеся по отношению друг к другу детали механизма, и передавая момент силы.
Сферой применения шпонок являются практически все отрасли машиностроения, а также станкостроения. Шпоночные соединения используют в разной технике, автомобилях, а также в механизмах, станках и различном оборудовании благодаря очень высокой степени надежности этих изделий. Одной из наиболее отличительных особенностей шпонок является возможность их функционирования как некого предохранителя узлов.
Заключается подобная возможность, в том, что если предел крутящего момента будет превышен, то шпонка под нагрузкой попросту срежется в месте разграничения вала и детали. Замена испорченной шпонки для опытного мастера не составит никакого труда, да и цена на новую деталь совсем не высока. При чем под большой нагрузкой срезается только шпонка, а вот другие дорогостоящие части конструкции остаются в целости.
Таким образом, шпонка является достаточно дешевым и эффективным изделием, что крайне важно для производств в промышленных масштабах и для частных владельцев разной техники, в том числе тракторов, комбайнов и подборщиков сена, так как заменить шпонку в разгар уборочного сезона можно в кратчайшие сроки. Подводя итоги, можно выделить пару-тройку важных пунктов, объясняющих для чего нужны шпонки:
Какие есть шпонки
С тем, зачем нужна шпонка, мы уже разобрались, однако очень важно будет отметить тот факт, что существуют различные варианты исполнения шпонок, каждый из которых будет иметь свои стандарты изготовления, следовательно, уникальные параметры, характеристики и предназначение для применения. Именно по этой причине мы так же рассмотрим, какие есть шпонки и какие у них эксплуатационные свойства.
Обратите внимание, что шпонки одной и той же формы и конструкции могут обладать различными размерами. Основные параметры и допуски изготовления, само собой, написаны в соответствующих нормативах ГОСТ, но зачастую очень многие предприятия осуществляют изготовление шпонок на заказ по чертежам заказчика. А в некоторых случаях, заказчик может сделать шпонку из шпоночной стали самостоятельно.
Таким образом, у потенциального клиента всегда есть возможность купить шпонку в соответствии с представленным модельным рядом или же заказать индивидуальный образец. Как правило, при изготовлении шпонки проходят процесс термообработки, позволяющий им выдерживать прочность в 600МПа, после чего им придается определенная конструкционная форма, подразделяющая их по виду соединения на:
Призматические шпонки, в свою очередь, так же подразделяют на 3 дополнительных вида исходя из их принципа действия: на закладные, на направляющие и на скользящие. Так как установка данного типа шпонок достаточно проблематична в плане их индивидуального подгона в пазы, а при полном износе они могут опрокидываться, то в большом производстве этот вид продукции используется достаточно редко.
В отличии от предыдущего варианта конструкции, сегментные шпонки не требуют в момент установки никакой подгонки, и не имеют свойства опрокидываться, что сказывается на их достаточно частом использовании. Однако применение такого типа шпонок ограничено на деталях с большим сечением вала, поэтому сегментную разновидность невозможно будет встретить на участках со множеством изгибов вала.
Цилиндрические шпонки по принципу работы схожи с призматическими. Они тоже редкий гость в крупномасштабном производстве из-за того, что они требуют одинаковой степени плотности и твердости соединяемых изделий. Во многом именно эта особенность и мешает их частому применению. Собственно, основным местом установки цилиндрических шпонок являются именно концевые участки вала.
Тангенциальная шпонка представляет собой конструкцию из двух элементов, которые напоминают призматический клин с сечением прямоугольного поперечного типа. Такой вид шпонок монтируется попарно под наклоном от 120° до 180°. Одним из главных достоинств у такого типа изделия является то, что их материал осуществляет работу на сжатие. Основной их сферой применения является тяжелое машиностроение.
Наконец, разбирая то, какие есть шпонки, мы подошли к последней разновидности, а именно к клиновым шпонкам. Такой тип по праву считается наиболее эффективным и очень распространенным ввиду множества своих неоспоримых преимуществ. Например, изделия клинового вида могут выдерживать незначительную осевую нагрузку, и при этом отлично функционировать при нагрузках переменного типа.
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:
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:
Исходя из типа посадки выделяются:
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.
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.
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.
Что такое шпонка на валу
ыРПОЛБ-ДЕФБМШ, ХУФБОБЧМЙЧБЕНБС Ч РБЪБИ ДЧХИ УПРТЙЛБУБАЭЙИУС ДЕФБМЕК Й РТЕРСФУФЧХАЭБС ПФОПУЙФЕМШОПНХ РПЧПТПФХ ЙМЙ УДЧЙЗХ ЬФЙИ ДЕФБМЕК.
ыРПОЛЙ РТЕЙНХЭЕУФЧЕООП РТЙНЕОСАФ ДМС РЕТЕДБЮЙ ЧТБЭБАЭЕЗП НПНЕОФБ ПФ ЧБМБ Л УФХРЙГЕ ЙМЙ ОБПВПТПФ.
ыРПОПЮОЩЕ УПЕДЙОЕОЙС НПЗХФ ВЩФШ ТБЪДЕМЕОЩ ОБ ДЧЕ ЗТХРРЩ:
ыРПОЛЙ ЧУЕИ ПУОПЧОЩИ ФЙРПЧ УФБОДБТФЙЪПЧБОЩ Й ЙИ ТБЪНЕТЩ ЧЩВЙТБАФ РП зпуфБН.
пУОПЧОПЕ РТЙНЕОЕОЙЕ ЙНЕАФ ОЕОБРТСЦЕООЩЕ УПЕДЙОЕОЙС, Ч ЛПФПТЩИ ДМС ПВЕУРЕЮЕОЙС ОБДМЕЦБЭЕЗП ГЕОФТЙТПЧБОЙС Й ЙУЛМАЮЕОЙС ЛПОФБЛФОПК ЛПТТПЪЙЙ УМЕДХЕФ УФХРЙГЩ ХУФБОБЧМЙЧБФШ ОБ ЧБМЩ У ОБФСЗПН.
рТЙЪНБФЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ (ТЙУХОПЛ 45) ЧЩРПМОСАФ РТСНПХЗПМШОПЗП УЕЮЕОЙС У ПФОПЫЕОЙЕН ЧЩУПФЩ Л ЫЙТЙОЕ УЕЮЕОЙС ПФ 1:1 ДМС ЧБМПЧ НБМЩИ ДЙБНЕФТПЧ ДП 1:2 ДМС ЧБМПЧ ВПМШЫЙИ ДЙБНЕФТПЧ (зпуф 23360-78*).
лПОГЩ ЫРПОПЛ ЧЩРПМОСАФ РМПУЛЙНЙ ЙМЙ УЛТХЗМЕООЩНЙ (ТЙУХОПЛ 45, В, Ч). рТЙЪНБФЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ РТЕЙНХЭЕУФЧЕООП ЙЪЗПФПЧМСАФ ЙЪ ЮЙУФПФСОХФПК УФБМЙ. тБВПЮЙНЙ Х РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЛ СЧМСАФУС ВПЛПЧЩЕ, ВПМЕЕ ХЪЛЙЕ ЗТБОЙ. ыРПОЛХ ЧТЕЪБАФ Ч ЧБМ Й УФХРЙГХ ОБ ЗМХВЙОХ ПЛПМП 0,5 ЕЕ ЧЩУПФЩ h, РТЙ ЮХЗХООЩИ УФХРЙГБИ ОЕУЛПМШЛП ЗМХВЦЕ Ч УФХРЙГХ. ч ТБДЙБМШОПН ОБРТБЧМЕОЙЙ РТЕДХУНБФТЙЧБАФ ЪБЪПТ. пФЛМПОЕОЙС ЫЙТЙО ЫРПОЛЙ, РБЪПЧ Ч УФХРЙГЕ Й Ч ЧБМХ ЧЩВЙТБАФ УППФЧЕФУФЧЕООП h6, H7 Й i6.
рТПУФЩЕ ЫРПОЛЙ ЪБЛМБДЩЧБАФ Ч РБЪ ЧБМБ, УППФЧЕФУФЧХАЭЙК ДМЙОЕ ЫРПОЛЙ, ВЕЪ ЛТЕРМЕОЙС (УН. ТЙУХОПЛ 45). пЗТБОЙЮЕООПЕ РТЙНЕОЕОЙЕ ЙНЕАФ РПДЧЙЦОЩЕ УПЕДЙОЕОЙС ОБРТБЧМСАЭЙНЙ ЫРПОЛБНЙ, ЛПФПТЩЕ РТЙЛТЕРМСАФУС Л ЧБМХ ЧЙОФБНЙ.
ч УЧСЪЙ У ФЕН, ЮФП ЧЩЛПМБЮЙЧБОЙЕ РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЛ ЙЪ ЧБМПЧ РТЙ ТБЪВПТЛЕ Ч ХУМПЧЙСИ УФЕУОЕООЩИ ЗБВБТЙФПЧ НПЦЕФ РТЕДУФБЧМСФШ ФТХДОПУФЙ, ЧБМЩ РП ЧПЪНПЦОПУФЙ РТПЕЛФЙТХАФ ФБЛ, ЮФПВЩ ЧУЕ ДЕФБМЙ НПЗМЙ ВЩФШ ДЕНПОФЙТПЧБОЩ ВЕЪ ХДБМЕОЙС ЫРПОПЛ. дМС ЬФПЗП ЧБМЩ ДЕМБАФ У ОЕПВИПДЙНЩН РЕТЕРБДПН РПУБДПЮОЩИ ДЙБНЕФТПЧ.
дМС ПВМЕЗЮЕОЙС ЙЪЗПФПЧМЕОЙС ЧБМБ ЫРПОЛЙ ОБ ЧБМХ ГЕМЕУППВТБЪОП РП ЧПЪНПЦОПУФЙ ДЕМБФШ ПДОПЗП РПРЕТЕЮОПЗП УЕЮЕОЙС.
хУФБОПЧМЕООЩЕ ЧРМПФОХА ЪХВЮБФЩЕ ЛПМЕУБ, ЕУМЙ ПОЙ РЕТЕДБАФ НПНЕОФ Ч ТБЪОЩЕ УФПТПОЩ (ЧЕДХЭЕЕ Й ЧЕДПНПЕ), МХЮЫЕ ЧП ЙЪВЕЦБОЙЕ РЕТЕЛПУБ УБЦБФШ ОБ ТБЪОЩЕ ЫРПОЛЙ, Б ЕУМЙ Ч ПДОХ УФПТПОХ, ФП ОБ ПВЭХА ЫРПОЛХ.
тБЪНЕТЩ УЕЮЕОЙК УФБОДБТФОЩИ РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЛ, Ч НН: 2и2; 3и3; 4и4;5и5, 6и6, 8и7; 10и8, 12и8, 14и9, 16и10, 18и11, 20и12, 22и14; 25и14, 28и16, 32и18, 36и20, 40и22, 45и25, 50и28, 56и32, 63и32, 70и36, 80и40, 90и45, 100и50.
уФБОДБТФЙЪПЧБОЩ ФБЛЦЕ ЧЩУПЛЙЕ ЫРПОЛЙ РПЧЩЫЕООПК ОЕУХЭЕК УРПУПВОПУФЙ У ПФОПЫЕОЙЕН b/h≈ 0,9.
пУОПЧОЩН ТБУЮЕФПН ДМС РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЛ СЧМСЕФУС ХУМПЧОЩК ТБУЮЕФ ОБ УНСФЙЕ Ч РТЕДРПМПЦЕОЙЙ ТБЧОПНЕТОПЗП ТБУРТЕДЕМЕОЙС ДБЧМЕОЙС РП РПЧЕТИОПУФЙ ЛПОФБЛФБ ВПЛПЧЩИ ЗТБОЕК ЫРПОЛЙ У ЧБМПН Й УФХРЙГЕК.
дМС РТПУФПФЩ ТБУЮЕФБ РТЕДРПМБЗБАФ, ЮФП РМЕЮП УЙМ, ДЕКУФЧХАЭЙИ ОБ ЫРПОЛХ, НПЦЕФ ВЩФШ РТЙОСФП ТБЧОЩН 0,5d (ТЙУХОПЛ 46, Б). фПЗДБ ХУМПЧЙЕ РТПЮОПУФЙ ЫРПОЛЙ ОБ УНСФЙЕ:
(84)
ЗДЕ ф-ЧТБЭБАЭЙК НПНЕОФ, о-Н;
ч УЧСЪЙ УП УФБОДБТФЙЪБГЙЕК УЕЮЕОЙК ЫРПОПЛ ЖПТНХМХ ЮБЭЕ РТЙНЕОСАФ ДМС РТПЧЕТЛЙ ДБЧМЕОЙС ЙМЙ ДПРХУФЙНПЗП НПНЕОФБ, РТЙЮЕН ДМЙОХ ЫРПОЛЙ l ЧЩВЙТБАФ Ч УППФЧЕФУФЧЙЙ У ДМЙОПК УФХРЙГЩ. рТЙ ОЕПВИПДЙНПУФЙ ОП ЖПТНХМЕ ПРТЕДЕМСАФ ДМЙОХ ЫРПОЛЙ.
рТЙОСФБС УИЕНБ ТБУРТЕДЕМЕОЙС ДБЧМЕОЙК СЧМСЕФУС ХУМПЧОПК. ч УЧСЪЙ У ОЕЙЪВЕЦОЩН РЕТЕЛПУПН ЫРПОЛЙ ДБЧМЕОЙЕ ТБУРТЕДЕМСЕФУС РП ЧЩУПФЕ ТБВПЮЙИ ЗТБОЕК ТЕЪЛП ОЕТБЧОПНЕТОП (ТЙУХОПЛ 46,6), Ч ТЕЪХМШФБФЕ ЮЕЗП НПНЕОФ, ПРТПЛЙДЩЧБАЭЙК ЫРПОЛХ, ОЕЧЕМЙЛ. лТПНЕ ФПЗП, ОБ ТБВПЮЙИ ЗТБОСИ ЫРПОЛЙ ЧПЪОЙЛБАФ УЙМЩ ФТЕОЙС, РТЕРСФУФЧХАЭЙЕ РЕТЕЛПУХ ЫРПОЛЙ. ьРАТЩ ДБЧМЕОЙС ХЛБЪЩЧБАФ ОБ ФП, ЮФП РТСНПХЗПМШОБС ЖПТНБ УЕЮЕОЙС ЫРПОЛЙ ОЕ СЧМСЕФУС ПРФЙНБМШОПК Й ХУФХРБЕФ, ОБРТЙНЕТ, ЫЕУФЙЗТБООПК, Ч ЛПФПТПК ЧПЪНПЦОП ВПМЕЕ ТБЧОПНЕТОПЕ ТБУРТЕДЕМЕОЙЕ ДБЧМЕОЙС РП ЫЙТЙОЕ ЗТБОЕК.
хУМПЧЙЕ РТПЮОПУФЙ ОБ УТЕЪ РП УЕЮЕОЙА бб УФБОДБТФОЩИ ЫРПОПЛ ПВЕУРЕЮЕОП РТЙ УФБОДБТФЙЪБГЙЙ. рТЙ РТПЕЛФЙТПЧБОЙЙ УППФЧЕФУФЧХАЭБС РТПЧЕТЛБ ОЕ ФТЕВХЕФУС.
уЕЗНЕОФОЩЕ ЫРПОЛЙ ИБТБЛФЕТЙЪХАФУС ПУОПЧОЩНЙ РБТБНЕФТБНЙ:
ыЙТЙОХ Й ЗМХВЙОХ ЧТЕЪБОЙС Ч УФХРЙГХ ЧЩВЙТБАФ РТЙНЕТОП ФБЛЙНЙ ЦЕ, ЛБЛ Й Х РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЮОЩИ УПЕДЙОЕОЙК.
ыРПОПЮОЩК РБЪ ДМС УЕЗНЕОФОЩИ ЫРПОПЛ ЖТЕЪЕТХАФ УРЕГЙБМШОПК ЖТЕЪПК, УППФЧЕФУФЧХАЭЕК ТБЪНЕТХ ЫРПОЛЙ. оЕДПУФБФЛПН УЕЗНЕОФОЩИ ЫРПОПЛ СЧМСЕФУС ОЕПВИПДЙНПУФШ ЗМХВПЛПК ЛБОБЧЛЙ ОБ ЧБМХ.
уЕЗНЕОФОЩЕ ЫРПОЛЙ ТБУУЮЙФЩЧБАФ ФБЛ ЦЕ, ЛБЛ Й РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙЕ, РТЙОЙНБС k=h-t.
гЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ-ЫФЙЖФЩ (ТЙУХОПЛ 48, Б) (зпуф 3128-70*, зпуф 12207-79*) ЧУФБЧМСАФ Ч ПФЧЕТУФЙС, ЛПФПТЩЕ ЧЩУЧЕТМЙЧБАФ Ч УПВТБООПН УПЕДЙОЕОЙЙ РБТБММЕМШОП ПУЙ ЧБМБ (РПМПЧЙОБ ДЙБНЕФТБ Ч ЧБМХ, РПМПЧЙОБ-Ч УФХРЙГЕ). гЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ РТЙНЕОСАФ ФПМШЛП РТЙ ТБУРПМПЦЕОЙЙ УФХРЙГЩ ОБ ЛПОГЕ ЧБМБ, РТЕЙНХЭЕУФЧЕООП ОБ ЧБМБИ НБМПК ДМЙОЩ.
рПУБДЛБ У ОБФСЗПН, Ч ЮБУФОПУФЙ, о7/З6. гЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ ЧЩЪЩЧБАФ ТБДЙБМШОХА ТБУРПТОХА УЙМХ.
оЕПВИПДЙНПЕ ЮЙУМП ЫРПОПЛ z (ЙМЙ ДМЙОЩ l) ПРТЕДЕМСАФ ЙЪ ТБУЮЕФБ ОБ УНСФЙЕ У ХЮЕФПН УЕТРППВТБЪОПК ЬРАТЩ ТБУРТЕДЕМЕОЙС ДБЧМЕОЙС:
(87)
фПТГПЧЩЕ РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ( УМХЦБФ ДМС УПЕДЙОЕОЙС ДЧХИ ФЕМ ЧТБЭЕОЙС РП ФПТГПЧПК РПЧЕТИОПУФЙ (ТЙУХОПЛ 48, В). фПТГПЧЩЕ ЫРПОЛЙ РТЙНЕОСАФ РТЙ РЕТЕДБЮЕ ЪОБЮЙФЕМШОЩИ НПНЕОФПЧ ЖМБОГЕЧЩНЙ УПЕДЙОЕОЙСНЙ ЧБМПЧ, ЫРЙОДЕМЕК УФБОЛПЧ У ЙОУФТХНЕОФБМШОЩНЙ ЗПМПЧЛБНЙ Й Ф. Д. чП ЙЪВЕЦБОЙЕ РПСЧМЕОЙС РПРЕТЕЮОПК ОБЗТХЪЛЙ Ч УПЕДЙОСЕНЩИ ДЕФБМСИ ЫРПОЛЙ ХУФБОБЧМЙЧБАФ РПД ХЗМПН 180°.
лМЙОПЧЩЕ ЫРПОЛЙ (зпуф 24068- 80*) РТЕДУФБЧМСАФ УПВПК ЛМЙОШС ПВЩЮОП У ХЛМПОПН 1:100 (ТЙУХОПЛ 48, Ч, З). ч ПФМЙЮЙЕ ПФ РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ, Х ЛМЙОПЧЩИ ЫРПОПЛ ТБВПЮЙНЙ СЧМСАФУС ЫЙТПЛЙЕ ЗТБОЙ, Б ОБ ВПЛПЧЩИ ЗТБОСИ ЙНЕЕФУС ЪБЪПТ. лМЙОПЧЩЕ ЫРПОЛЙ УПЪДБАФ ОБРТСЦЕООПЕ УПЕДЙОЕОЙЕ, УРПУПВОПЕ РЕТЕДБЧБФШ ЧТБЭБАЭЙК НПНЕОФ, ПУЕЧХА УЙМХ Й ХДБТОЩЕ ОБЗТХЪЛЙ. пДОБЛП ЛМЙОПЧЩЕ ЫРПОЛЙ ЧЩЪЩЧБАФ ТБДЙБМШОЩЕ УНЕЭЕОЙС ПУЙ УФХРЙГЩ РП ПФОПЫЕОЙА Л ПУЙ ЧБМБ ОБ ЧЕМЙЮЙОХ ТБДЙБМШОПЗП РПУБДПЮОПЗП ЪБЪПТБ Й ЛПОФБЛФОЩИ ДЕЖПТНБГЙК, Б УМЕДПЧБФЕМШОП, ХЧЕМЙЮЙЧБАФ ВЙЕОЙЕ ОБУБЦЕООПК ДЕФБМЙ.
рПЬФПНХ ПВМБУФШ РТЙНЕОЕОЙС ЛМЙОПЧЩИ ЫРПОПЛ Ч ОБУФПСЭЕЕ ЧТЕНС ТЕЪЛП УПЛТБФЙМБУШ. ч ФПЮОПН НБЫЙОПУФТПЕОЙЙ Й Ч ПФЧЕФУФЧЕООЩИ УПЕДЙОЕОЙСИ ЙИ УПЧЕТЫЕООП ОЕ ЙУРПМШЪХАФ. ыРПОЛЙ У ЗПМПЧЛБНЙ (ТЙУХОПЛ 48, Ч), ХДПВОЩЕ РТЙ ОЕПВИПДЙНПУФЙ ЮБУФПК ТБЪВПТЛЙ, ФТЕВХАФ УРЕГЙБМШОЩИ ПЗТБЦДЕОЙК.
тБЪНЕТЩ УЕЮЕОЙК УФБОДБТФОЩИ ЛМЙОПЧЩИ ЫРПОПЛ ФЕ ЦЕ, ЮФП Й Х РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ.
уПЕДЙОЕОЙС ЧТЕЪОЩНЙ ЛМЙОПЧЩНЙ ЫРПОЛБНЙ ЧЩРПМОСАФ У РБЪБНЙ ДМС ЫРПОЛЙ ОБ ЧБМХ Й Ч УФХРЙГЕ (УН. ТЙУХОПЛ 48, Ч, З). рБЪ Ч УФХРЙГЕ ЙНЕЕФ ХЛМПО, УППФЧЕФУФЧХАЭЙК ХЛМПОХ ЛМЙОБ, Ф. Е. 1:100.
дПРХУФЙНБС УЙМБ НЕЦДХ ЫРПОЛПК Й ЧБМПН ПРТЕДЕМСЕФУС ЙЪ ТБУЮЕФБ ОБ УНСФЙЕ РТЙ ФТЕХЗПМШОПК РП ЫЙТЙОЕ ЫРПОЛЙ ЬРАТЕ ДБЧМЕОЙС, ПВТБЪХЕНПК Ч ТЕЪХМШФБФЕ ЪБВЙЧЛЙ ЫРПОЛЙ Й ДЕКУФЧЙС НПНЕОФБ. дПРХУФЙНЩК НПНЕОФ УЛМБДЩЧБЕФУС ЙЪ НПНЕОФБ ФТЕОЙС НЕЦДХ ЧБМПН Й УФХРЙГЕК Й ЧБМПН Й ЫРПОЛПК РМАУ НПНЕОФ ПФ ФТЕХЗПМШОПК ЬРАТЩ ДБЧМЕОЙС ОБ ЫРПОЛЕ.
уХЭЕУФЧХАФ ЛМЙОПЧЩЕ ЫРПОЛЙ: ОБ МЩУЛЕ НЕОЕЕ ПУМБВМСАЭЙЕ ЧБМ, ЖТЙЛГЙПООЩЕ РПЪЧПМСАЭЙЕ УЛТЕРМЕОЙЕ ЧБМБ Й УФХРЙГЩ Ч МАВПН РПМПЦЕОЙЙ РП ХЗМХ Й ДМЙОЕ. рТЙНЕОЕОЙЕ ЙИ ПЮЕОШ ПЗТБОЙЮЕООП.
уПЕДЙОЕОЙС ФБОЗЕОГЙБМШОЩНЙ ЛМЙОПЧЩНЙ ЫРПОЛБНЙ (ТЙУХОПЛ 49) ПФМЙЮБАФУС ПФ УПЕДЙОЕОЙК РТПУФЩНЙ ЛМЙОПЧЩНЙ ЫРПОЛБНЙ ФЕН, ЮФП ОБФСЗ НЕЦДХ ЧБМПН Й УФХРЙГЕК УПЪДБЕФУС ОЕ Ч ТБДЙБМШОПН, Б Ч ЛБУБФЕМШОПН ОБРТБЧМЕОЙЙ, Ч УЧСЪЙ У ЮЕН ОЕПВИПДЙНБ ХУФБОПЧЛБ ДЧХИ ЫРПОПЛ. ыРПОЛЙ Ч ФБЛЙИ УПЕДЙОЕОЙСИ ТБВПФБАФ ОБ УЦБФЙЕ, Ф. Е. Ч МХЮЫЙИ ХУМПЧЙСИ, ЮЕН Ч ДТХЗЙИ ЫРПОПЮОЩИ УПЕДЙОЕОЙСИ. лБЦДХА ЫРПОЛХ УПУФБЧМСАФ ЙЪ ДЧХИ ПДОПУЛПУОЩИ ЛМЙОШЕЧ, ПВТБЭЕООЩИ ЧЕТЫЙОБНЙ Ч ТБЪОЩЕ УФПТПОЩ, У РБТБММЕМШОЩНЙ ЧОЕЫОЙНЙ ТБВПЮЙНЙ ЗТБОСНЙ. оБФСЗ ПУХЭЕУФЧМСЕФУС ПФОПУЙФЕМШОЩН ПУЕЧЩН УНЕЭЕОЙЕН ЛМЙОШЕЧ. ыРПОЛЙ УФБЧСФ ПВЩЮОП РПД ХЗМПН 120. 135°.
уПЕДЙОЕОЙС ФБОЗЕОГЙБМШОЩНЙ ЫРПОЛБНЙ РТЙНЕОСАФ Ч ФСЦЕМПН НБЫЙОПУФТПЕОЙЙ РТЙ ВПМШЫЙИ ДЙОБНЙЮЕУЛЙИ ОБЗТХЪЛБИ.
зПУХДБТУФЧЕООЩЕ УФБОДБТФЩ (зпуф 24069-80 Й 24070-80) ПИЧБФЩЧБАФ ДЧБ ЧЙДБ УПЕДЙОЕОЙК:
нЕЦДХ ЫЙТЙОПК b (ТЙУХОПЛ 49) Й ЗМХВЙОПК t РБЪБ УХЭЕУФЧХАФ ПРТЕДЕМЕООЩЕ УППФОПЫЕОЙС. ыЙТЙОБ РБЪБ b ОБИПДЙФУС ЛБЛ РПМПЧЙОБ ДМЙОЩ ИПТДЩ УЕЗНЕОФБ, УФТЕМБ ЛПФПТПЗП ТБЧОБ t. ч УПЕДЙОЕОЙСИ ХУЙМЕООЩНЙ ЫРПОЛБНЙ t=0,1d Й b=0,3d, Ч УПЕДЙОЕОЙСИ ОПТНБМШОЩНЙ ЫРПОЛБНЙ t ЙЪНЕОСЕФУС ПФ 0,115d ДМС НБМЩИ ДЙБНЕФТПЧ ДП 0,066d ДМС ВПМШЫЙИ, УППФЧЕФУФЧЕООП b ЙЪНЕОСЕФУС ПФ 0,32d ДП 0,248d.
тБУЮЕФ УПЕДЙОЕОЙЙС ЧЕДХФ, ЙУИПДС ЙЪ ТБВПФЩ ПДОПК ЫРПОЛЙ, ФБЛ ЛБЛ ЛБЦДБС ЫРПОЛБ РЕТЕДБЕФ НПНЕОФ Ч ПДОХ УФПТПОХ.
нПНЕОФ (о Н) УПЪДБЕФУС ПЛТХЦОПК УЙМПК Ft ОБ ЫРПОЛЕ, РТЙМПЦЕООПК ОБ РМЕЮЕ (d-t)/2, Й УЙМПК ФТЕОЙС Ftf НЕЦДХ УФХРЙГЕК Й ЧБМПН, РТЙМПЦЕООПК ОБ РМЕЮЕ d/2:
(88)
рПМХЮБЕН ТБУЮЕФОХА ЖПТНХМХ ДМС НПНЕОФБ:
(89)
ч ЬФПК ЖПТНХМЕ ОЕ ХЮЙФЩЧБЕФУС ЧМЙСОЙЕ УЙМЩ ОБЮБМШОПК ЪБФСЦЛЙ, ЛПФПТБС ОЕУЛПМШЛП ХЧЕМЙЮЙЧБЕФ ДБЧМЕОЙЕ ОБ ЫРПОЛБИ.
ч ЛБЮЕУФЧЕ НБФЕТЙБМБ ДМС ЫРПОПЛ ПВЩЮОП РТЙНЕОСАФ УТЕДОЕХЗМЕТПДЙУФЩЕ УФБМЙ. рТЙЪНБФЙЮЕУЛЙЕ ЫРПОЛЙ ЙЪЗПФПЧМСАФ ЙЪ ЮЙУФПФСОХФПК УФБМЙ, РПУФБЧМСЕНПК Ч УППФЧЕФУФЧЙЙ У зпуф 8787-68. дПРХУЛБЕФУС РТЙНЕОЕОЙЕ ДТХЗПК УФБМЙ У σ Ч≥600 нрБ.
гЕМЕУППВТБЪОП, ЮФПВЩ НБФЕТЙБМ РТЙЪНБФЙЮЕУЛЙИ ЫРПОПЛ ВЩМ НЕОЕЕ РТПЮОЩН, ЮЕН НБФЕТЙБМ ЧБМБ Й УФХРЙГЩ.
йЪМПЦЕООЩЕ ХРТПЭЕООЩЕ НЕФПДЩ ТБУЮЕФБ РП ОПНЙОБМШОЩН ДБЧМЕОЙСН ВЕЪ ХЮЕФБ РЕТЕЛПУПЧ Й ЛТПНПЮОЩИ ДБЧМЕОЙК, ЧПЪНПЦОПУФЙ РЕТЕФСЦЛЙ ОБРТСЦЕООЩИ УПЕДЙОЕОЙК ФТЕВХАФ РПЧЩЫЕООЩИ ЪОБЮЕОЙК ЛПЬЖЖЙГЙЕОФБ ВЕЪПРБУОПУФЙ ЙМЙ ДПРХУЛБЕНЩИ ДБЧМЕОЙК.
дПРХУЛБЕНЩЕ ДБЧМЕОЙС [σ]УН Ч ОЕРПДЧЙЦОЩИ ЫРПОПЮОЩИ УПЕДЙОЕОЙСИ РТЙ ОЕТЕЧЕТУЙЧОПК УРПЛПКОПК ОБЗТХЪЛЕ НПЦОП ЧЩВЙТБФШ У ЛПЬЖЖЙГЙЕОФПН ВЕЪПРБУОПУФЙ РП ПФОПЫЕОЙА Л РТЕДЕМХ ФЕЛХЮЕУФЙ ОБЙВПМЕЕ УМБВПЗП НБФЕТЙБМБ ТБЧОЩН 1,5. 2, РТЙ ТЕЧЕТУЙЧОПК-Ч 1,5 ТБЪБ ВПМШЫЕ.
рТЙ НБМЩИ НПНЕОФБИ ЧНЕУФП ЫРПОПЛ НПЦОП РТЙНЕОСФШ ЫФЙЖФЩ, ЛПФПТЩЕ ТБУРПМБЗБАФ Ч ТБДЙБМШОЩИ ПФЧЕТУФЙСИ.
Как сделать шпоночный паз в глухом отверстии
Прежде чем определять разновидности шпонок стоит отметить, что при изготовлении данного продукта используют следующие виды марок металла:
Итак, выделяют 5 разновидностей шпонок:
Далее, уже продолжим рассматривать конструкцию, назначение и применение вышеуказанных разновидностей стального материала.
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:
В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.
Шпоночные соединения
Шпонка представляет собой некую деталь, являющуюся промежуточным звеном для передачи вращательного момента вала ступице. Данный процесс осуществляется за счет образования напряжения смятия шпоночных пазов. Именно по этой причине шпоночные соединения относят к группе жесткого способа передачи вращения.
В большинстве случаев шпонками пользуются в низко нагруженных изделиях. Преимущественно для деталей мелкой серии. Происходит это из-за малой несущей нагрузки шпонок, причина которой кроется в наличии следующих недостатков:
Несмотря на все вышеуказанные недочеты шпонки все равно активно применяются в отраслях машиностроения из-за упрощенной конструкции и низкой стоимости. Но на массовом и крупносерийном производстве высоко ответственных деталей шпонки уступили более совершенным во всех планах шлицевым соединениям.
Виды шпонок
Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:
Среди клиновых шпонок выделяют:
На длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
Исходя из типа посадки выделяются:
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.
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.
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.
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:
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:
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
Тут все зависит от того, кто устанавливает шпонку в машине, насколько правильно и профессионально этого выполняется. Кроме того многое зависит и от качества самой шпонки. Нельзя ни в коем случае заменять шпонку другими кустарными запчастями и мудрить что-то свое и нестандартное.
Шпонка может быть заменена в машине исключительно такой же оригинальной деталью, которую рекомендует производитель данного автомобиля. Кроме того целостность шпонки должен регулярно проверять сам владелец машины. Это позволит своевременно выявить проблему и избежать многих еще более неприятных поломок в дальнейшем.
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.
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.
Государственные стандарты
При создании шпонок применяются определенные стандарты. В большинстве случаев производство проводится по ГОСТ 23360-78. Среди особенностей применяемых стандартов отметим следующее:
Для производства шпонок может применяться специальное оборудование. При создании ответственных механизмов проводится улучшение материала, для чего оказывается термическое воздействие или внесение специальных веществ в поверхностный слой.