Меню

Как правильно установить шпонку

Сборка соединений со шпонками.

Шпоночные соединения применяют для передачи крутящего момента в соединениях валов с зубчатыми колесами, шкивами, муфтами. Шпоночные соединения реализуются призматическими, клиновыми и сегментальными шпонками. Точность сборки шпоночных соединений задается допусками на сопряжения. Размеры шпонок выполняются по переходным посадкам с пазами валов и с зазором с пазами втулок зубчатых колес, шкивов и муфт.

Между верхней плоскостью шпонки и поверхностью шпоночного паза втулки должен быть предусмотрен зазор.

Правильная сборка соединений со шпонками гарантирует требуемую работоспособность и надежность узла. Важно при выполнении сборки обеспечить установленные зазоры между валом и втулкой со шпонкой.

Увеличенные зазоры являются причиной деформации и разрушения шпоночного соединения. При наличии перекоса осей пазов под шпонку при сборке соединения могут деформироваться стенки паза и образоваться перекос, охватывающий детали на валу.

Для обеспечения требуемой посадки в условиях единичного и мелкосерийного произ-водства призматические и сегментальные шпонки могут пригоняться пришабриванием или шлифованием.

Перед сборкой детали очищают и проверяют посадочные размеры, наличие на сопрягаемых поверхностях забоин, заусенцев и других дефектов. Измерение глубины пазов, высоты и правильности установки шпонок проводится с использованием щупов, шаблонов, индикаторов перемещения часового типа и специальных подставок.

Посадку шпонки в паз вала проводят лёгкими ударами медного молотка (или молотка из мягкого металла), под прессом или с помощью струбцин. Перекос шпонки и врезание в тело паза не допускаются. Отсутствие бокового зазора между шпонкой и пазом проверяют щупом, затем насаживают охватывающую деталь (колесо, шкив) и проверяют наличие радиального зазора.

Последовательность сборки узлов со шпонками определяется их конструкцией. Для призматических шпонок процесс сборки содержит следующие действия:

— установить шпонку в шпоночный паз детали.

— проверить неподвижность посадки шпонки на валу.

— проверить посадку шпонки по пазу втулки и наличие зазора между верхней

плоскостью шпонки и дном паза втулки.

Для призматических открытых шпонок при сборке необходимо выполнить следующие действия:

— установить шпонку в шпоночное отверстие втулки.

— запрессовать шпонку в шпоночный паз втулки до упора.

— проверить посадку шпонки в пазу вала при помощи специальной оправки и краски.

— собрать узел, установив вместо специальной оправки рабочую деталь.

При сборке соединений с сегментальными шпонками необходимо выполнить следующие действия:

— установить в шпоночный паз вала шпонку.

— проверить посадку шпонки в пазу вала при помощи специального кольца с применением краски.

— собрать узел, установив вместо специального кольца сопрягаемую деталь.

При сборке клиновых шпонок необходимо следить за тем, чтобы шпонка плотно прилегала к дну паза вала и втулки и имела зазоры по своим боковым стенкам. Верхняя грань клиновых шпонок должна быть выполнена с уклоном по длине 1:100. Уклоны на рабочей поверхности шпонки и в пазе втулки должны совпадать, иначе деталь будет сидеть на валу с перекосом. Точность посадки шпонки проверяется щупом с обеих сторон втулки. При сборке пазы вала или поверхности шпонки припиливают или пришабривают для исключения перекоса и смещения. В собранном соединении головка клиновой шпонки не должна доходить до торца ступицы на величину, равную высоте шпонки

Читайте также:  Как установить веб камеру без установочного диска

(рис. 1.3). Во избежание выпадения клиновых и тангециальных шпонок (при их ослаблении) у головок устанавливают упоры на винтах.

Шпонки размером сечения более 28×16 мм необходимо проверять на краску по посадочным местам до получения пяти и более отпечатков на квадратный сантиметр поверхности. Перед установкой шпонки необходимо зачистить и смазать маслом шпонку и шпоночную канавку. Не допускается во всех видах шпоночных соединений устанавливать какие-либо подкладки для достижения плотной посадки шпонок.

Сегментные шпонки в меньшей мере подвержены перекосу и не требуют ручной пригонки (так как шпоночный паз получают фрезой, соответствующей размеру шпонки); паз под сегментную шпонку более глубокий, что ослабляет сечение вала.

В собранном соединении между верхней гранью призматической шпонки и основанием паза ступицы (рис. 1.6) радиальный зазор должен соответствовать приведенным в таблице 1.1данным. В соединениях с клиновой шпонкой (рис. 1.7) боковой зазор между пазом и шпонкой не должен превышать величин, указанных в таблице 1.2.

Рисунок 1.6 — Зазор при установке призматических шпонок

Таблица 1.1 — Значения радиального зазора для призматических шпонок в зависимости от диаметра вала

Диаметр вала, мм Радиальный зазор, мм
от 25 до 90 0,3
от 90 до 170 0,4
свыше 170 0,5

Рисунок 1.7 — Зазоры при установке клиновых шпонок

Таблица 1.2 — Значения бокового зазора для клиновых шпонок в зависимости от размера шпонок

Нормальные размеры шпонок, мм Боковой зазор, мм
b = 12…18; h = 5…11 0,35
b = 20…28; h = 8…16 0,4
b = 32…50; h = 11…28 0,5
b = 60…100; h = 32…50 0,6

Направляющие призматические шпонки устанавливают с дополнительным креплением в пазу винтами, в пазу перемещаемых деталей делают более свободную посадку.

Источник

Сборка соединений со шпонками

Правильная сборка соединений со шпонками в значительной мере обеспечивает ра­ботоспособность и надежность работы узла.

Устанавливая в паз шпонки больших размеров с натягом, необходимо применять пресс или струбцины и не следует пользоваться молотком или другими ударными при­способлениями.

Если шпонку устанавливают с натягом в паз обхватывающей детали, то эту опера­цию удобно производить на прессе с использованием специального приспособления (рисунок 6).

Читайте также:  Как установить на айфон читалку

В условиях крупносерийного и массового производств призматические и сегментные шпонки обычно не пригоняют в процессе самой сборки. В единичном и мелкосерийном производствах такие работы допускаются, особенно когда к шпоночным соединениям предъявляют особые требования в отношении точности.

Последовательность сборки узлов со шпонками определяется их конструкцией. Так, для призматических шпонок, посаженных на валу (рисунок 7), последовательность сборки следующая.

1. Установить вал 1 в приспособление, закрепить.

2. Посадить шпонку 2 в шпоночный паз вала.

3. Проверить плотность посадки шпонки.

4. Проверить правильность положения шпонки относительно собираемой детали по специальному кольцу 3 на краску.

Сборку шпонок с буртиками, устанавливаемых в паз охватывающей детали (рисунок 8), осуществляют в следующей последовательности.

1. Установить деталь 3 в приспособление, закрепить.

2. Наживить шпонку 1 в шпоночном отверстии детали 3.

3. Установить приспособление изапрессовывать шпонку / в шпоночное отверстие и в паз до упора.

4. Вынуть приспособление.

5. Проверить посадку шпонки 1 в пазу детали 3 по специальной контрольной оправке 2 на краску.

Рисунок 6 – Установка шпонки с натягом в охватывающую деталь

Рисунок 7 – Установка призматической шпонки на валу

Рисунок 8 – Установка шпонки с буртиком в охватывающую деталь

Сборку соединений с сегментными шпонками (рисунок 9 а) производят следующим образом.

1. Установить деталь 2 в приспособление, закрепить.

2. Посадить в шпоночный паз детали 2 сегментную шпонку / до упора.

3. Проверить посадку шпонки 1 в пазу детали 2 по специальному кольцу 3 на краску.

Наиболее трудоемкой является сборка соединений с механическим креплением шпонок (рисунок 9 б).

Она осуществляется в следующем порядке.

1. Установить деталь 2 в приспособление, закрепить.

2. Посадить шпонку / в шпоночный паз детали 2.

3. Сверлить отверстия в детали 2 на глубину / через отверстия шпонки /, очистить отверстия от стружки.

4. Нарезать в отверстиях резьбу, очистить отверстия от стружки.

5. Ввернуть два винта.

6.

а)

Проверить посадку шпонки 1 в пазу охватывающей детали по специальным кольцам 3 на краску.

б)

Рисунок 9 –а)Установка сегментной шпонки на валу;

б) Установка шпонки с механическим креплением

Источник

Детали машин

Шпоночные соединения

Характеристика шпоночных соединений

Достоинства шпоночных соединений – простота конструкции, вследствие чего их широко применяют во всех областях машиностроения.

Недостатки – шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали. Ослабление вала обусловлено не только уменьшением его сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения, вызываемой шпоночным пазом.

Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении: при изготовлении паза концевой фрезой, требуется ручная пригонка шпонки по пазу; при изготовлении дисковой фрезой – крепление шпонки в пазу винтами от возможных осевых перемещений.

Классификация шпоночных соединений

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные и напряженные.
Ненапряженные соединения получают при использовании призматических и сегментных шпонок. При сборке этих соединений в деталях не возникает монтажных напряжений. Для обеспечения центрирования и исключения контактной коррозии (фретинг-коррозии) ступицы устанавливают на валы с натягом.

Материал шпонок и допускаемые напряжения

Стандартные шпонки изготовляют из специального сортамента среднеуглеродистой чистотянутой стали с σв ≥ 600 МПа – чаще всего из сталей марок Ст6, 45, 50.

Так, неподвижное соединение при стальной ступице допускает напряжение 140…200 МПа, при чугунной ступице – 80…110 МПа. Большие напряжения допускаются при постоянной нагрузке, меньшие – при переменной.

Допускаемое напряжение при срезе шпонок [τ]ср = 70…100 МПа (Н/мм2). Большие допускаемые напряжения принимают для постоянной нагрузки.

Расчет шпоночных соединений

Размеры шпонок и пазов подобраны так, что прочность их на срез и изгиб обеспечивается, если выполняется условие прочности на смятие, поэтому основной расчет шпоночных соединений – расчет на смятие шпонки. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят.

Проверочный расчет соединения призматической шпонкой выполняют по условию прочности на смятие (см. рис. 4):

где: F1 – окружная сила, передаваемая шпонкой, Асм – площадь смятия шпонки (мм 2 ).

где: T = передаваемый момент (Нм); d – диаметр вала (мм).

Шпонка с фаской f = 0,06h имеет расчетную площадь Асм смятия:

Подставив значения F1 и Асм в формулу проверочного расчета, получим:

В проектировочном расчете соединения, после выбора размеров b и h поперечного сечения шпонки по стандарту, определяют расчетную рабочую длину lp :

Проверочный расчет соединения сегментной шпонкой выполняют на смятие:

Поскольку сегментные шпонки выполняются узкими, их, в отличие от призматических, проверяют на срез.
Условие прочности при срезе:

где: b – ширина шпонки (мм); [τ]сp – допускаемое напряжение на срез.

Рекомендации по конструированию шпоночных соединений

При проектировании и конструировании шпоночных соединений следует придерживаться следующих рекомендаций, основанных на опыте эксплуатации и аналитических выводах:

Пример проектировочного расчета шпонки

Решение
Выполняем проектировочный расчет, на основании которого подбираем нужную шпонку.

Выбор соединения:
Расчетные размеры шпонки и паза на валу:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость между диаметром вала, размером сечения шпонки и глубиной паза, принимаем для d = 45 мм :

Допускаемые напряжения:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость допускаемого напряжения от типа шпоночного соединения и материала ступицы, принимаем для стальной ступицы, неподвижного соединения и спокойной нагрузки:

Расчетная длина шпонки:

Источник