Допуски и посадки шпоночных соединений

Методические указания

Шпоночные соединения предназначены для передачи небольших крутящих моментов при сравнительно невысоких скоростях вращения детали. Находят широкое применение в автотранспорте и с/х машинах.

По конструкции шпонки подразделяются:

1) призматические – ГОСТ 23360 –78 [11].

2) сегментные - ГОСТ 24071-97 (ИСО 3912-77) [12];

3) клиновые – ГОСТ 24068-80 [13].

Наибольшее применение имеют призматические и сегментные шпонки.

При выборе и назначении посадок на шпоночные соединения следует иметь в виду:

1) основной деталью является шпонка, ;

2) не основной деталью являются паз вала и паз втулки;

3) шпонка – есть вал, а пазы – отверстия, т.е. шпоночные посадки выполняют по системе вала. На ширину призматических и сегментных шпонок стандартом установлено поле допуска h9.

На ширину пазов валов установлены поля допусков – H9, N9, P9.

На ширину пазов втулки установлены поля допусков – D10, Js9, P9.

Перечисленные поля допусков образуют три вида посадок:

1) свободные соединения – применяют в тех случаях, когда условия

сборки затруднены, при действии равномерных нереверсивных нагрузок, а так же для получения подвижных соединений при легких режимах работы.

2) нормальные соединения;

3) плотные соединения – применяются при редких разборках,

реверсивной нагрузке, соединения получают напрессовкой.

При решении задачи необходимо ответить на вопросы.

1. Определить номинальные размеры шпонки, шпоночных пазов вала и втулки.

2. Выбрать посадки: шпонка - паз вала и шпонка – паз втулки. Найти численное значение предельных отклонений размеров шпонки, пазов вала и втулки: рассчитать предельные размеры шпонки и пазов идопуски этих размеров; определить наибольшие и наименьшие зазоры или натяги в соединении. Построить схемы расположения полей допусков деталей соединения.

3. Выбрать экономические способы окончательной обработки поверхностей шпонки и пазов.

4. Выбрать контрольно-измерительные средства для комплексной и поэлементной проверки деталей шпоночного соединения.

5. Привести эскизы деталей шпоночного соединения и проставить предельные размеры на них с буквенными и числовыми обозначениями отклонений; указать на деталях шероховатость поверхностей.

К п.1. Исходя из номинального диаметра вала, соответствующего заданному варианту, по справочнику [3], ГОСТ 23360-78 [11], ГОСТ 24071-97 [12] выбираются номинальные размеры шпонки и пазов.

К п.2. Из условия работы и назначения шпоночного соединения выбираются посадки: шпонка - паз вала и шпонка – паз втулки.

В зависимости от типа производства посадки для призматических и сегментных шпонок могут быть следующие:

- для мелкосерийного и единичного производства

шпонка – паз вала - , шпонка – паз втулки - ;

- для серийного и массового производства

шпонка – паз вала - , шпонка – паз втулки - ;

- для направляющих шпонок (только для призматических)

шпонка – паз вала - , шпонка – паз втулки - .

Схемы расположения полей допусков деталей шпоночного соединения представлены на рис. 4.1

Рис. 4.1. Схемы расположения полей допусков деталей

шпоночного соединения

Выбор предельных отклонений по ширине шпонки и шпоночных пазов для призматических и сегментных шпонок производится по справочнику [3], либо по таблицам ГОСТ 23360-78 [11] и ГОСТ 24071-97 [12], а числовые значения отклонений по ГОСТ 25346-89 [8].

К п.3. Экономическими способами окончательной обработки поверхностей являются: шпонки - плоское получистовое шлифование, паза вала под сегментную шпонку - фрезерование трехсторонней дисковой фрезой, паза вала под призматическую шпонку - фрезерование чистовое концевой фрезой и паза втулки - протягивание в крупносерийном, долбление в индивидуальном и мелкосерийном производствах.

К п.4. Необходимо перечислить (без каких-либо расчетов) контрольно-измерительные средства, применяемые для комплексной и поэлементной проверки деталей шпоночного соединения на заводах автотракторо- и сельскохозяйственного машиностроения и на ремонтных предприятиях [3].

К п.5. Шероховатость поверхности деталей шпоночного соединения с призматической и сегментной шпонками выбирается по справочнику [3].

Пример. Подобрать посадки призматической шпонки с пазами вала и втулки. Номинальный размер диаметра вала d = 30мм.

Решение. Номинальные размеры деталей шпоночного соеди­нения принимаем по ГОСТ 23360-78 [11]:

- b - 8 мм - ширина шпонки,

- h - 7мм - высота шпонки.

Шпоночное соединение предназначено для серийного производства общего машиностроения. По ГОСТ 23360-78 выбираем посадки: соединение шпонка – паз вала , соединение шпонка - паз втулки .

После выбора числовых значений по ГОСТ 25347-82 [9] посадки запишутся: - шпонка – паз вала ; - шпонка - паз втулки

Расчеты предельных размеров, допусков, зазоров и натягов шпоночного соединения привести в пояснительной записке.

Принимаем шероховатость рабочих поверхностей шпонки R_a=2,5 мкм, паза вала - R_z= 20 мкм и паза втулки R_z=20 мкм, нерабочих поверхностей шпонки, паза вала и паза втулки - R_z=40 мкм.

Выбираем экономические способы окончательной обработки:

- шпонки - плоское шлифование;

- паза вала - фрезерование чистовое концевой фрезой;

- паза втулки - протягивание чистовое.

Перечень контрольно-измерительных средств, необходимых для контроля деталей шпоночного соединения, должен быть описан и пояснен эскизами соответствующих средств, пользуясь литературными источниками [3,5].

Схемы расположения полей допусков деталей приведены на рис. 4.2.

Эскизы деталей шпоночного соединения представлены на рис. 4.3.

Рис. 4.2. Схема расположения полей допусков деталей посадок

шпонка-паз втулки и шпонка-паз вала

Рис. 4.3. Эскизы шпоночного соединения и отдельно каждой детали

Далее в записке должны быть также приведены все необходимые расчеты, как это было сделано в задаче 1. Чертежи оформляются отдельно в обычном порядке.