Геометрическое черчение Проекционное черчение Изучение резьбовых соединений Соединение деталей Эскизы и рабочие чертежи деталей Сборочный чертеж изделия Детелирование сборочного чертежа Графический редактор КОМПАС

Машиностроительное черчение Практические занятия

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ШПОНОЧНОГО И ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Цель работы:

– изучение конструкций шпоночных, шлицевых и штифтовых соединений соединений, их параметров и характеристик;

− усвоить правила упрощённого изображения шпоночных и шлицевых соединений, шпоночных гнезд и шлицев на чертежах деталей;

− развить пространственные представления; подготовиться к чтению машиностроительных чертежей.

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

 Шпоночные соединения предназначены для соединения с валами зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служат для передачи крутящих моментов.

 Наиболее часто применяются соединения с призматическими шпонками.

 Размеры, допуски, посадки и предельные отклонения с призматическими шпонками установлены ГОСТ 23360-78.

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала с втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота.

Шпоночные соединение – это разъёмные соединения составных частей изделий с применением шпонок. Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса (рисунок 2). Шпонка представляет собой стальной брус, который вставляется в пазы вала и ступицы.

В специальную канавку-паз на валу закладывается шпонка (рисунок 1). На вал насаживают колесо так, чтобы паз ступицы колеса попал на выступающую часть шпонки. Размеры пазов на валу и в ступице колеса должны соответствовать поперечному сечению шпонки.

http://www.ngeom.ru/Image/Graf/pic2-2-36.gif

Рисунок 1

Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей колеса, шкива, звездочки.

http://www.ngeom.ru/Image/Graf/pic2-2-37.gif

Рисунок 2

Шпоночные соединения широко применяются во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках и необходимости легкой сборки, разборки. По мере роста нагрузок применение шпоночных соединений сокращается.

Достоинства шпоночных соединений

1) простота конструкции;

2) легкость сборки и разборки соединения.

Недостатки шпоночных соединений

1) шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой детали (уменьшается сечение детали);

2) шпоночное соединение трудоемко в изготовлении.

 Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке.

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

 Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрометров. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные (рисунок 3). В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами (исполнение 1), с одним закругленным торцом (исполнение 3) и с незакругленными торцами (исполнение 2), сегментные шпонки со срезанным краем сегмента (исполнение 2).

http://vtk34.narod.ru/detalimashin_lek/img/11.039..JPG

Рисунок 3

Призматические шпонки Призматические шпонки не удерживают насаженные детали от осевого смещения. Чтобы застопорить деталь, применяют распорные втулки 1 (рисунок 3) или установочные винты 1.

Шпонки призматические бывают обыкновенные и направляющие. Направляющие шпонки крепят к валу винтами; их применяют, когда колесо перемещается вдоль вала.

По форме торцов шпонки бывают трех исполнений:

исполнение 1 — оба торца закруглены;

исполнение 2 — один торец закруглен, второй — плоский;

исполнение 3 — оба торца плоские.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения.

http://vtk34.narod.ru/detalimashin_lek/img/11.040..JPG

Рисунок 4

Сегментные шпонки (рисунок 4) применяют в соединениях, передающих небольшие вращающие моменты. Они просты в изготовлении и при монтаже

Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

http://vtk34.narod.ru/detalimashin_lek/img/11.041..JPG

Рисунок 5

Клиновые шпонки (рисунок 5) имеют форму односкосных клиньев с уклоном. Такой же уклон имеют пазы в ступицах деталей. Клиновые шпонки забивают в пазы. Поэтому создается напряженное соединение. Эти шпонки передают не только вращающий момент, но и удерживают деталь от осевого смещения. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах.

http://vtk34.narod.ru/detalimashin_lek/img/11.042..JPG

Рисунок 6

Тангенциальные шпонки (рисунок 6) состоят из двух односкосных клиньев. Они вводятся в пазы ударом. Применяют для валов с диаметром более 60 мм при передаче больших вращающих моментов.

Рабочими поверхностями у шпонок призматических и сегментных являются боковые грани, а у клиновых верхняя и нижняя широкие грани, одна из которых имеет уклон 1: 100.

Поперечные сечения всех шпонок имеют форму прямоугольников с небольшими фасками или скругленными. Размеры сечений шпонок выбираются в зависимости от диаметра вала, а длина шпонок — в зависимости от передаваемых усилий.

Условные обозначения шпонок определяются стандартами и включают в себя: наименование, исполнение, размеры, номер стандарта.

Пример условного обозначения шпонки: Шпонка 10 х 8 х 60 ГОСТ 23360—78 — призматическая, первого исполнения, с размерами поперечного сечения 10x8 мм, длина 60 мм.

Шпоночные соединения подразделяют на напряжённые и ненапряжённые.

Ненапряженные соединения получают с помощью призматических и сегментных шпонок. Напряженные соединения получают с помощью применения клиновых и тангенциальных шпонок.

Размеры призматических шпонок определяются ГОСТ 23360—78; размеры соединений с клиновыми шпонками — ГОСТ 24068—80; размеры соединений с сегментными шпонками — ГОСТ 24071—80.

 В приборостроении, как правило, применяют ненапряженные шпонки, при использовании которых можно получить значительно более точное центрирование деталей с валом, чем в напряженных шпонках.

 Ненапряженные шпонки передают только крутящий момент, напряженные шпонки, кроме передачи крутящего момента могут воспринимать небольшие односторонние осевые усилия.

 Основные размеры соединений с призматическими шпонками даны в сокращении в таблице 1

Таблица 1 – Параметры шпонок

Предельные отклонения и посадки шпоночных соединений даны в таблице 3.

Таблица 2 – Поля допусков для образования шпоночных соединений

  Рисунок 7 – Рекомендуемые посадки шпоночных соединений

 Предельные отклонения на глубину паза приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Предельные отклонения на глубину шпоночного паза 

  Пример простановки посадок шпоночного сопряжения показан на рисунке 7.

  В таблице 4 приведены размеры ряда призматических шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 23360-78).

Таблица 4– Размерный ряд шпонок и шпоночных пазов

D (d)

b

h

t1

t2

l

s

s1

От 6 до 8

Св.8 до 10

Св.10 до 12

…………….

2

3

4

….

2

3

4

….

1,2

1,8

2,5

…..

1,0

1,4

1,8

…..

6...20

6...36

8...45

…….

0,16…0,25

……………

0,08…0,16

…………….

Св.22 до 30

8

7

4,0

3,3

18-90

0,25…0,40

0,16…0,25

Длины шпонок l выбирают из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 56, 63 и далее до 500 мм с полем допуска h14. Для длины L шпоночного паза, которая на 0,5...1,0 мм больше длины шпонки l, установлено поле допуска Н15.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Обращаем еще раз внимание на условное обозначение призматических шпонок, которое состоит из:

       - слова "Шпонка";

       - обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

       - размеров сечения b x h и длины шпонки l;

       - обозначения стандарта.

       Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 – 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (h1); обозначения стандарта.

Пример условного обозначения сегментной шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм и h = 6,5 мм:

Шпонка 2 – 4 х 6,5 ГОСТ 24701-80.

 Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм:

Шпонка 2 – 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Таблица – 5 Основные типы шпонок


Машиностроительное черчение Практические занятия