Шпоночные соединения

Шпонка - деталь, устанавливаемая в разъем двух соединяемых деталей и препятствующая их взаимному перемещению. Применяется чаще всего для передачи вращающего момента. По характеру работы различают ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные) шпонки, а также неподвижные и подвижные шпоночные соединения.

Призматические шпонки бывают нескольких видов и конструкций, но в общем и целом, их можно разделить на следующие типы:

• обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами.
• направляющие, с креплением на валу, применяемые при необходимости перемещения ступицы вдоль вала.
• скользящие (ГОСТ 12208-66), перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей, с которой соединены посредством цилиндрического выступа.

 

Диаметр вала, мм	Размеры, мм				Радиус закругления пазов r или фаска Sx45°
	Сечение шпонки		Глубина паза
			вала	втулки
	b	h	t1	t2	наименьший	наибольший
6 - 8	2	2	1,2	1,0	0,08	0,16
8 - 10	3	3	1,8	1,4
10 - 12	4	4	2,5	1,8
12 - 17	5	5	3	2,3	0,16	0,25
17 - 22	6	6	3,5	2,8
22 - 30	8	7	4	3,3
30 - 38	10	8	5	3,3	0,25	0,4
38 - 44	12	8	5	3,3
44 - 50	14	9	5,5	3,8
50 - 58	16	10	6	4,3
58 - 65	18	11	7	4,4
65 - 75	20	12	7,5	4,9	0,4	0,6
75 - 85	22	14	9	5,4
85 - 95	25	14	9	5,4
95 - 110	28	16	10	6,4
110 - 130	32	18	11	7,4

Для обеспечения посадок призматических шпонок предусмотрены поля допусков: на ширину паза вала - Н9, N9 и Р9; на ширину паза втулок - D10, Js9 и Р9; на высоту шпонки 2-6 мм - h9 и свыше 6 мм – h11; на длину шпонки h14 и на длину паза - H15.
Сегментные шпонки по ГОСТ 24071-80 применяют при необходимости частого демонтажа узла. Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80 представляют собой самотормозящийся клин с уклоном 1 : 100; они крепят ступицу также и в осевом направлении, из-за возникающих при эксплуатации перекосов эти шпонки применяют только для тихоходных, неответственных деталей. Тангенциальные шпонки по применяют при значительных динамических нагрузках. Возможные дефекты шпоночных соединений и способы ремонта последних приведены в таблице:

Технические требования к шпоночным соединениям предусматривают:

1. правильность формы и размеров шпонки и пазов вала и ступицы по всей длине;
2. отсутствие заусенцев и забоин на рабочих поверхностях шпонки и пазов;
3. параллельность оси шпонки и осей вала или отверстия ступицы;
4. симметричность боковых поверхностей пазов вала и ступицы относительно диаметральной плоскости;
5. тщательную пригонку рабочих поверхностей шпонки и пазов; наличие зазоров по высоте для призматических и сегментных шпонок и по ширине для клиновых шпонок.

Порядок сборки соединений с обыкновенной призматической шпонкой представляет собой подготовку нужной шпонки (из чистотянутого прутка). Далее следует пригонка шпонки по пазу вала (припиливание или шабрение по краске). Затем делается запрессовка шпонки в вал прессом, струбцинами или ударами медного молотка. В конце на особо ответственных деталях проводится проверка щупом на предмет отсутствия зазора между боковыми сторонами шпонки и паза; Также возможна пригонка ступицы к боковым сторонам шпонки с минимальным зазором для неподвижных соединений и с гарантированным зазором для подвижных.

При сборке соединений с клиновой шпонкой готовят нужную шпонку; смазывают шпонку и пазы вала и ступицы машинным маслом; ступицу надевают на вал, пазы их совмещают; шпонку вводят в паз и ударом по широкой торцовой части или головке заклинивают, при этом головка шпонки не должна доходить до ступицы, что гарантирует наличие натяга в соединении; при наличии зазора (проверяется щупом с обеих сторон ступицы), который образуется при несовпадении уклонов шпонки и ступицы, соединение разбирают и соприкасающиеся поверхности пригоняют.

Дефекты шпоночных соединений и способы ремонта

Дефект	Способы ремонта
Смятие или срез шпонки	Заменить шпонку новой, имеющей припуск 0,1-0,2 мм для последующей пригонки по пазу вала
Смятие или износ шпоночного паза вала	Обработать паз под шпонку следующего стандартного размера и установить ступенчатую шпонку (при установке обычной шпонки расширяют также паз ступицы). Заварить старый паз и изготовить новый под углом 90- 120° к старому. Наплавить изношенный паз и обработать заново (данный способ применим только для неответственных соединений)
Смятие или износ шпоночного паза ступицы	При данной поломке следует обработать паз под шпонку следующего стандартного размера на долбежном станке или вручную. В последнем случае сначала опиливают дно паза (параллельно оси ступицы или с уклоном 1 : 100 под клиновую шпонку), а затем уже боковые стороны с обеспечением их симметричности относительно диаметральной плоскости.