Как сделать шпоночный паз на конусном валу

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 04.10.2024

Концы валов предусматриваются двух исполнений: 1 - длинные; 2 - короткие.

Номинальный диаметр d

Продолжение таблицы 17

Номинальный диаметр d

Примечание: 1) В скобках указаны диаметры валов d 2-го ряда. При выборе диаметров d следует предпочитать 1-й ряд 2-му ряду.

2) Поле допуска наружной резьбы конца вала типа 1 – 8 g, внутренней резьбы конца вала типа 2 – 7H по ГОСТ 16093-70.

3) Размеры резьбового отверстия концов валов типа 2 представлены в таблице 18.

4) В технически обоснованных случаях допускается изготовление валов: а) без шпоночных пазов; б) с левой резьбой.

5) Пример условного обозначения конического конца вала типа 1, исполнения 1, с номинальным диаметром d = 20 мм:

Как средство для передачи вращения шпонка используется повсеместно. На первый взгляд здесь нет ничего сложного: вырезал шпоночный паз, вставили, узел готов. Почему шпоночное соединение, несмотря на довольно устаревшую технологию, не потеряло своей актуальности?

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:

Шпоночные пазы уменьшают поперечную площадь вала, что отрицательно влияет на его прочностные характеристики. Особенно это имеет сильный эффект на пустотелых валах с отношением внутреннего и наружного радиусов 0,6. Изготовление шпоночных пазов в таких условиях является неприемлемым.
Форма паза отличается резкими переходами, что служит причиной образования концентраторов напряжения. Все это заметно снижает устойчивость соединения к циклическим нагрузкам.
Достаточно низкая технологичность.

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

Современное производство предоставляет свыше 20 наименований разного рода.. Но среди них выделяют следующие наиболее применяемые типы в машиностроении:

Клиновые - используются на концевых установках и являются разновидностью забивных шпонок. Такое шпоночное соединение применяют при диаметре вала от 100 мм. В настоящее время встречаются крайне редко. Причина этого кроется в высокой вероятности перетяжки узла и смещении соосности ступицы и вала под воздействием одностороннего усилия. А также затрудненное извлечение шпонок.
Призматические. Размеры паза регулируются ГОСТ 23360-78. Они наиболее востребованы в промышленности из-за оптимального соотношения прочности и технологичности. Существует две их разновидности: врезные и закладные. Врезные шпонки устанавливаются с натягом, а закладные с небольшим зазором.
Направляющие шпонки. От призматических их отличает наличие отверстий под крепеж на валу. Помимо передачи вращения они служат элементом для направления деталей.
Сегментные шпонки выделяются среди остальных повышенной технологичностью вырезания пазов. Пазы изготавливают с помощью дисковых фрез, что обеспечивает им большее значение точности и производительности. Крепеж шпонок на валах также отличается более высокой устойчивостью из-за более глубокого врезания в их поверхность. Однако одновременно все эти достоинства являются причиной существенного ослабления вала. Это обстоятельство наряду с небольшой длиной паза приводит к появлению повышенных напряжений, которые и ограничивают использование шпонок малонагруженными изделиями.

Стоит отметить, что шпоночные пазы изготавливаются методом фрезерования, долбления протяжки. Наиболее распространено их получение пальчиковой фрезой, поскольку этот способ обеспечивает относительно благоприятное распределение напряжение и приемлемую технологичность.

Материал

Для шпонок наиболее подходят стали с содержанием углерода свыше 0,4%. Именно такой состав обеспечивает необходимое значение износостойкости, прочности и твердости. Сюда относятся конструкционные стали марок 45 и 50, а также сталь обыкновенного качества Ст.6.

Применение более дорогих аналогов стальных сплавов не имеет смысла, поскольку повышенная жесткость шпонки увеличивает вероятности пазов валов и ступицы. Для улучшения условий передачи вращения куда выгодней воспользоваться другими более оптимальными.

Маркировка

Обозначение шпоночного крепления вала на ступице покажем на примерах. Шпонка призматическая с шириной 18 мм, высотой 11 мм и длиной 50 мм маркируется:

Шпонка 18х11х50 ГОСТ 8789-68

Стоит заметить, что посадочные размеры пазов отличаются. Их значения находятся в соответствующих стандартах шпоночных соединений.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Текст ГОСТ 12081-72 Концы валов конические с конусностью 1:10. Основные размеры. Допускаемые крутящие моменты

КОНЦЫ ВАЛОВ КОНИЧЕСКИЕ С КОНУСНОСТЬЮ 1:10

ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ, ДОПУСКАЕМЫЕ КРУТЯЩИЕ МОМЕНТЫ

ГОСТ 12081—72 (СТ СЭВ 537—77)

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

УДК 621.82:006.354 Группа Г11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОНЦЫ ВАЛОВ КОНИЧЕСКИЕ С КОНУСНОСТЬЮ 1:10

1/10 conical shaft ends. Basic dimensions. Permissible torquie

Допускаемые крутящие моменты

ГОСТ 12081—66, ГОСТ 8592—71 в части допусков на выступающий конец вала

Дата введения 01.01.75

Постановлением Госстандарта № 1092 от 16.04.85 снято ограничение срока действия

Настоящий стандарт распространяется на конические концы валом с конусностью 1:10, диаметром от 3 до 630 мм, предназначенные для посадки деталей, передающих крутящий момент (шкивы, муфты, зубчатые колеса и т. п.) в машинах, механизмах и приборах.

Стандарт не распространяется на тяговые и автотракторные электрические машины.

Значения допускаемых крутящих моментов, передаваемых концами валов, и расчетные зависимости допускаемых крутящих моментов (ип. 19 и 20) не распространяются на концы валов вращающихся электрических машин, двигателей внутреннего сгорания, судовых валопроводов и органов управления.

Стандарт соответствует рекомендации ИСО Р775 в части основных размеров.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 537—77 в части основных размеров конических концов валов с конусностью 1:10 и допускаемых крутящих моментов.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1. Концы валов изготавливаются двух типов;

1 — с наружной резьбой (черт. 1а и б);

Издание официальное Перепечатка воспрещена

220 мм — параллельно образующей конуса (черт. 16).

4. Размеры концов валов должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.

Примечание. Форма и длина шпоночного паза стандартом не регламентируются.

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

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

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).

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).

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).

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: