Как сделать шпоночное соединение

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024



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:

    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:



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:

  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.

Допуск параллельности торцев шпоночного паза

Первый вариант похож на правду, только надо стрелки поставить к допускам параллельности — в таком виде дан допуск на параллельность боковых поверхностей паза и симметричность относительно общей оси БВ

Что-то я не совсем понял. Как-то вот так?

А его тоже нужно дать? я просто думал, что хватит одного указания на этот диаметр, а теперь вот засомневался, там ведь зубчатые колеса на пути встречаются и вообще..

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.


Соединения шпоночные

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

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

Варианты исполнения шпонок
Ряд длин шпонок: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500
УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ
шпонка исполнения 1: Шпонка BxHxL ГОСТ 23360-78.

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

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

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.

Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений

Подробности Категория: Шпоночные соединения Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений.

Применяют три способа нанесения размера глубины паза на валу: 1) от противоположной расположению паза крайней точки диаметра вала (рис. 579, а); 2) от ближайшей к пазу кромки цилиндрической поверхности вала (вид б); 3) от крайней точки диаметра, лежащей на оси симметрии паза (вид в). Последние два размера различаются на величину m, определяемую по формуле (135) или по рис. 568, б.

Наиболее правильна третья схема, непосредственно вытекающая из способов измерения глубины паза на исполненных деталях. Глубину паза на валах ответственного назначения измеряют микрометрическим глубиномером с призмой, базирующейся на цилиндрической поверхности вала (рис. 580, а). Глубина паза определяется как разность показаний глубиномера в положении, изображенном на рисунке, и на любом гладком участке поверхности вала.

Нанесение размеров шпоночных соединений

Правильность размера контролируют наложением калибра на цилиндрическую поверхность вала (рис. 580, б).

Таким образом, в обоих случаях определяют глубину паза по отношению к диаметру вала.

Глубину паза в ступице правильнее всего определять размером от противоположной пазу точки диаметра (см. рис. 579, г), который легко проверить штангенциркулем или штихмасом.

На рис. 579 приведены примеры развернутого нанесении размеров на шпоночном валу (вид д), в ступице (вид е) и в сборе (вид ж).

Как сделать шпонку своими руками? - Металлообработка от А до Я для начинающих

Мотоблоки

Навесное оборудование для мотоблоков. что может сделать навесной комплект инструмента

Универсальный характер конструкции мотоблока подразумевает, что дополнительный рабочий инструмент и оборудование используется исключительно, как навесное для мотоблока. В процессе работы его можно легко снять и заменить, без вмешательства в конструкцию мотоблока.

В подавляющем большинстве навесное оборудование для мотоблока разрабатывают и выпускают, прежде всего, для обработки почвы и выращивания овощных и зерновых культур на небольших площадях приусадебных участков. Поэтому все навесные инструменты можно соотнести на три категории:

  • Оборудование для вспашки, культивации, фрезерования, нарезки борозд, волочения и боронения земли. Для работы с подготовкой почвы производится наибольшее количество насадок и навесного оборудования, как производителями мотоблоков, так и фирмами, реализующими сельхозинструмент;
  • Дополнительная механизация, используемая для тонкой работы с посадкой семенного материала и сбором урожая, к ним же можно отнести мотокультиваторы, косилки и другое оборудование для работы на грядках;
  • Вспомогательное навесное оборудование и насадки. Как ни странно, но на выполнение вспомогательных работ, транспортных операций и использование в качестве снегоуборщика приходится почти половина моточасов работы мотоблока с навесным оборудованием.

  • повышается качество передачи крутящего момента;
  • снижается риск опасного проскальзывания, которое может возникнуть при активном действии нагрузок;
  • увеличивается срок полезной эксплуатации машины.

Виды сырья

Производители шпона используют в работе дерево разнообразных пород, с интересными расцветками и фактурой. Оттенки древесины меняются от белого, сливочного, светло-коричневого до цвета шоколада и ярко-красного. Наиболее часто применяют следующие породы древесины с красивой текстурой:

Шпон можно сделать из многих других пород древесины. При этом даже из недорогого сырья можно получить пластины, по внешнему виду трудно отличимые от дорогих сортов дерева.

Виды шпонок

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

  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:
  2. врезные;
  3. на лыске;
  4. фрикционные;
  5. без головки и с головкой.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.

Двигатель

Сначала перестраивают систему охлаждения в активную воздушную, чтобы усовершенствовать технические показатели мототехники. Это легко сделать при помощи 12-ти вольтового электрического движка с небольшой железной крыльчаткой. Попутно производят замену клапана на лепестковый, что помогает облегчить пуск, увеличить тягу и снизить потребление топлива.

Подготовленный двигатель монтируют в жёсткие хомуты. Их предварительно приваривают к передней части рамы самоделки, затем надёжно стягивают болтами (весь процесс хорошо показан на видео).

Обязательно следят за тем, чтобы зажимы охватывали шейку выходного вала дизельного мотора мотоблока и прочно его удерживали.

К КП самодельного приспособления прикрепляют рычаг, который легко сделать из железного прутка, приварив шарик на конце. Длину ручки оставляют таковой, чтобы, находясь за рукоятями управления мотоблока или мотокультиватора, можно было без труда до неё дотянуться.

Далее для самоделки собирают фильтр очистки воздуха, применяя доступные материалы, например, консервную банку, металлическую трубку. Затем подготавливают топливный бак самодельного мотоагрегата. Его можно самому сделать из любой герметичной ёмкости или взять от вышедшей из строя мотоколяски.

Заводские варианты прицепов

В настоящее время все больше производителей выпускают в промышленных масштабах прицепы различного назначения:

Рисунок 3. Схема конструирования и крепления колес.

Некоторые производители известных мотоблоков предлагают приобрести готовые наборы для переоборудования. Для изготовления мини-трактора они выпускают комплекты, в которые входят:

  • рама несущая;
  • защитный кожух для ремней;
  • крылья;
  • тормозной цилиндр с бачком;
  • рычаги, которые блокируют полуоси;
  • тормозной барабан;
  • опорный диск;
  • рулевая колонка;
  • серьга.

Подобные комплекты выпускаются украинскими и китайскими производителями. Из них можно собрать мини-трактор вдвое дешевле, чем купить его в готовом виде.

Изготовление картофелекопалки

Данный агрегат способен значительно облегчить работу по уборке всех клубневых сельскохозяйственных культур, не только картофеля. Среди основных элементов конструкции агрегата необходимо выделить:

  • Сварную раму.
  • Лемех.
  • Барабан-очиститель.
  • Редакционный узел.

Как сделать шпонку своими руками? - Металлообработка от А до Я для начинающих

Основной элемент всей конструкции агрегата — редакционный узел. Чтобы его изготовить, потребуется два металлических цилиндра, в которые затем устанавливаются соединительные втулки. После этого предстоит сделать ступицы из металлической трубы, диаметр которой равен 25 мм. Они используются для крепления звездочек, предварительно закрепленные на втулках посредством шпонок.

Крутящий момент с двигателя мотоблока передается на лемех, соединенный с кожухом. Во время движения изменяется угол наклона, и совершаются копательные движения. Для регулирования угла наклона рабочего элемента конструкции, а, следовательно, и глубины копа, можно сделать ползун. Отличным материалом для изготовления этой детали станет фторопласт.

Изготовление шпонки

Изготовление шпонки — достаточно трудоёмкий процесс, но только если выполнять его самостоятельно. Развитие технологий и оснащение предприятий современными станками позволяет выполнять быстрое, эффективное производство высококачественных изделий.

При этом, существуют различные виды шпонок, каждая из которых имеет уникальную форму, в зависимости от которой изготовление шпонки может производиться разными способами. В некоторых случаях для опиливания поверхностей изделия могут использоваться сверлильные станки, в некоторых случаях станки для рубки, а также шлифовальное оборудование и много других видов устройств.

В принципе, сделать шпонку как на заводе возможно в домашних условиях, однако, оборудование с числовыми программным управлением способно сделать это наиболее быстро и более качественно.

Основным сырьевым материалом, из которого в основном и происходит изготовление шпонки, является конструкционная углеродистая сталь Ст45. Выбор этой марки обусловлен ее высокими физико-химическими характеристиками. Она достаточно прочная, устойчива ко многим агрессивным веществам, способна выдерживать существенные перепады температур и механических воздействий: ударов, вибрации, деформации.

Кроме того, нередко в качестве материала для шпонок выступают другие марки стали, например, Ст20, Ст35, Ст50, 40Х, А4. Само собой, каждая из этих разновидностей обладает своей персональной устойчивостью по отношению различных нагрузок.

Как правило, качество выбранного материала определяется исходя из его температурного диапазона эксплуатации, стойкости к химическим веществам и степенью твердости стального сплава.

Собственно, в зависимости от назначения шпонки, под конкретные рабочие условия и выбирается определенная сталь. В целом же, шпоночный материал называется либо сталь чистотянутая, либо полоса калиброванная. Существует два основных стандарта для его изготовления. Первый — отечественный ГОСТ 8787-68. Второй — DIN 6880.

Так или иначе, данное сырье изготавливается посредством холодного или же горячего волочения и проходит специальную калибровку: плоскую, объемную или вертикальную. Калибровка подразумевает под собой дополнительную механическую обработку, необходимую для придания наиболее точных размеров и получения более лучшего качества поверхности изделия.

Проведение этих этапов обработки позволяет существенно сократить расходы метизных предприятий, получив при этом качественную продукцию.

Таким образом, изготовление шпонк и на заводах из калиброванных заготовок стали экономически целесообразно. Учитывая то, что цена шпонки любой разновидности очень небольшая, а эффективность, которое дает шпоночное соединение, невероятно высокое, то и использование данных изделий со временем охватило достаточно большое число различных промышленных производственных отраслей.

В частности, шпонки активно применяются как в сельском хозяйстве, где из устанавливают на трактора, комбайны и всевозможные агрегаты, так и в машиностроении, где они служат соединительными элементами во множестве разных механизмов. Кроме того, этими изделиями оснащается различное станочное оборудование и другие подобные механизмы.

Применение шпонок обусловлено несколькими очень важными характеристиками, в числе которых:

  • Очень надежное соединение разных узлов и систем с валом
  • Невероятно высокий уровень фиксации данного соединения
  • Способность избежать возможного проворачивания деталей
  • Эффективная защита соединения даже при выходе из строя

Несмотря на то, что в производстве существуют различные виды шпонок, каждый из них чем-то напоминает клин. Собственно, из-за этого данные изделия и получили подобное название.

Дело в том, что в переводе с польского языка, шпонка как раз и обозначает клин, да и принцип функционирования у нее такой же — она прочно фиксирует по отношению друг к другу вал и детали, не давая им проворачиваться, но передавая при этом крутящий момент от ведущего элемента к ведомым.

Одним из основных преимуществ, которое имеет шпоночное соединение, является возможность сохранить в целости вал и другие элементы механизма в случае превышения допустимого предела крутящего момента. Шпонка попросту срезается по месту разграничения, разделяясь на две составные части. При этом, ее очень легко заменить, а изготовить можно даже самостоятельно.

Изготовление шпонки — достаточно трудоёмкий процесс, но только если выполнять его самостоятельно. Развитие технологий и оснащение предприятий современными станками позволяет выполнять быстрое, эффективное производство высококачественных изделий.

При этом, существуют различные виды шпонок, каждая из которых имеет уникальную форму, в зависимости от которой изготовление шпонки может производиться разными способами. В некоторых случаях для опиливания поверхностей изделия могут использоваться сверлильные станки, в некоторых случаях станки для рубки, а также шлифовальное оборудование и много других видов устройств.

В принципе, сделать шпонку как на заводе возможно в домашних условиях, однако, оборудование с числовыми программным управлением способно сделать это наиболее быстро и более качественно.

Основным сырьевым материалом, из которого в основном и происходит изготовление шпонки, является конструкционная углеродистая сталь Ст45. Выбор этой марки обусловлен ее высокими физико-химическими характеристиками. Она достаточно прочная, устойчива ко многим агрессивным веществам, способна выдерживать существенные перепады температур и механических воздействий: ударов, вибрации, деформации.

Кроме того, нередко в качестве материала для шпонок выступают другие марки стали, например, Ст20, Ст35, Ст50, 40Х, А4. Само собой, каждая из этих разновидностей обладает своей персональной устойчивостью по отношению различных нагрузок. Как правило, качество выбранного материала определяется исходя из его температурного диапазона эксплуатации, стойкости к химическим веществам и степенью твердости стального сплава.



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:

    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:



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:

  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.

Допуск параллельности торцев шпоночного паза

Первый вариант похож на правду, только надо стрелки поставить к допускам параллельности — в таком виде дан допуск на параллельность боковых поверхностей паза и симметричность относительно общей оси БВ

Что-то я не совсем понял. Как-то вот так?

А его тоже нужно дать? я просто думал, что хватит одного указания на этот диаметр, а теперь вот засомневался, там ведь зубчатые колеса на пути встречаются и вообще..

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.


Соединения шпоночные

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

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

Варианты исполнения шпонок
Ряд длин шпонок: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500
УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ
шпонка исполнения 1: Шпонка BxHxL ГОСТ 23360-78.

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

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

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.

Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений

Подробности Категория: Шпоночные соединения Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений.

Применяют три способа нанесения размера глубины паза на валу: 1) от противоположной расположению паза крайней точки диаметра вала (рис. 579, а); 2) от ближайшей к пазу кромки цилиндрической поверхности вала (вид б); 3) от крайней точки диаметра, лежащей на оси симметрии паза (вид в). Последние два размера различаются на величину m, определяемую по формуле (135) или по рис. 568, б.

Наиболее правильна третья схема, непосредственно вытекающая из способов измерения глубины паза на исполненных деталях. Глубину паза на валах ответственного назначения измеряют микрометрическим глубиномером с призмой, базирующейся на цилиндрической поверхности вала (рис. 580, а). Глубина паза определяется как разность показаний глубиномера в положении, изображенном на рисунке, и на любом гладком участке поверхности вала.

Нанесение размеров шпоночных соединений

Правильность размера контролируют наложением калибра на цилиндрическую поверхность вала (рис. 580, б).

Таким образом, в обоих случаях определяют глубину паза по отношению к диаметру вала.

Глубину паза в ступице правильнее всего определять размером от противоположной пазу точки диаметра (см. рис. 579, г), который легко проверить штангенциркулем или штихмасом.

На рис. 579 приведены примеры развернутого нанесении размеров на шпоночном валу (вид д), в ступице (вид е) и в сборе (вид ж).

Правила конструирования шпоночных соединений

Минимальные отношения Dст/D, обеспечивающие прочность ступицы на участке расположения паза, приведены на рис. 571.

Минимальные отношения Dст/D, обеспечивающие прочность ступицы на участке расположения паза

Диаметр литых ступиц можно уменьшить, усилив только участки расположения шпоночных пазов местными утолщениями (рис. 572, а) или ребрами (рис. 572, б).

Местное усиление ступиц

Шпонки с посадками N9 и Р9 в пазу неразборны, что следует учитывать при установке деталей с гладким беспазовым отверстием (например, подшипников качения) на ступенчатых валах. В конструкции по рис. 573, а сборка невозможна, так как надеванию подшипников мешает выступание шпонки (размер s).

Несобираемое и собираемые соединения

Для беспрепятственной сборки диаметр D ступеньки (вид б) должен быть

где d — диаметр шпоночного соединения; t1 — высота выступания шпонки.

Перепад диаметров можно уменьшить, если отодвинуть ступеньку от края шпонки на расстояние l, несколько большее ширины В подшипника (вид в). Тогда появляется возможность надеть подшипник через шпонку эксцентрично, после чего выровнять на гладком участке вала и посадить на ступеньку. Диаметр D ступеньки в этом случае должен быть

Проще в таких соединениях применять закладные шпонки.

Следует избегать установки нескольких насадных деталей на гладких валах на отдельных врезных шпонках (рис. 574, а). Неизбежные погрешности углового расположения шпоночных пазов на валу затрудняют, а иногда делают невозможным последовательное надевание насадных деталей на вал. Целесообразнее монтировать детали на одной шпонке (рис. 574, б).

Монтаж насадных деталей на гладком валу

Для возможности демонтажа шпонок предусматривают нарезное отверстие под съемный винт (рис. 575, а), устанавливают шпонку в пазу, профрезерованном дисковой фрезой, из которого шпонку можно выбить осевой силой (вид б), или делают на шпонке косой срез, позволяющий выбить шпонку радиальной силой (вид в).

Демонтаж врезных шпонок

Применяемая иногда при передаче больших крутящих моментов установка деталей на двух или трех шпонках, расположенных под углом (рис. 576), технологически нецелесообразна.

Выдержать одинаковые углы расположения пазов на валу и в ступице трудно. Как правило, необходима трудоемкая операция слесарной подгонки шпонок; одна из шпонок 1 в результате подгонки почти всегда получается ступенчатой. В таких случаях лучше применять одну шпонку увеличенного сечения или, если позволяют габариты, удлинять ступицу и шпонку.

Читайте также: