Вал со шпонкой чертеж

Шпоночное соединение – разновидность соединения, состоящего из шпонки на валу и ступицы. Шпонкой называется деталь, которая соединяет узлы путем установки в пазы. Основной ее функцией является передача вращающего момента между узлами. Существует определенная стандартизация их разновидностей. Шпонка имеет специальные пазы, вырезанные путем фрезерования.

Вал со шпонкой чертеж

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Вал со шпонкой чертеж

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

  1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
  2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
  3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
  4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Виды шпонок

Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:

  1. Клиновые. Особый тип, который отличаются углом наклона верхней грани. В общем разделение на виды происходит исходя из классификации шпоночных соединений. Устанавливается в паз с помощью физической силы, ударным методом. Применение такого типа соединения позволяет добиться необходимого напряжения. Нарезанный клин, находясь в пазе, распирает его изнутри. За счет силы прижатия, вал и ступица совместно вращаются.Используется довольно редко, так как ее использование предусматривает индивидуальный подгон. Это можно считать недостатком для массового производства механизмов. Основное назначение — применение в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения.Вал со шпонкой чертежСреди клиновых шпонок выделяют:
    • врезные;
    • на лыске;
    • фрикционные;
    • без головки и с головкой.
    • Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Производиться методом фрезерования. Широко применяются в производстве, так как просты в изготовлении, не требуют особой точности при нарезании и легко устанавливается. Отличается установкой в боле глубокий паз, в сравнении с аналогами. Глубокий паз не подходит для больших нагрузок, так как значительно снижает прочность вала, поэтому используется при небольших крутящих моментов.Вал со шпонкой чертежНа длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
    • Призматические. Отличаются параллельными гранями, которые устанавливаются в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, поэтому существует вероятность возникновения коррозии в месте соединения. Для исключения коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся обычно со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа рабочей поверхностью считается длина прямых краев. Паз нарезается с помощью фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает крутящий момент на паз ступицы. Данный тип соединения призматической шпонкой часто используется для подвижных соединений, поэтому используют дополнительное крепление с помощью винтов. Как и многие другие типы выполняет функцию предохранителя при смятии и срезе.Вал со шпонкой чертеж
    • Цилиндрические. Штифты в таких шпонках изготавливаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на торце вала, которое высверливается под соответствующие размеры шпонок. Используется в тех случаях, когда ступица устанавливается на конце вала. Требует особого подхода к монтажу шпоночных соединений.Позволяют работать на срез и смятие. Поэтому выбор шпонки производят исходя из прочности на смятие.Вал со шпонкой чертеж
    Читать также:  Сверлильный станок 2н125 схема электрическая

    Исходя из типа посадки выделяются:

    1. Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
    2. Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.

    Обозначения на чертежах

    На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

    На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

    Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78;
    Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

    Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели.
    Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

    Вал со шпонкой чертеж

    Достоинства и недостатки

    Как и любой тип соединений, шпоночные имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам шпоночных соединений можно отнести простоту большинства типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали выполняется легко и быстро. Благодаря чему они получили широкое применение в машиностроении. Также обеспечивает функцию предохранения.

    К недостаткам относиться ослабление ступицы и вала. Оно возникает исходя из повышенного напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который снижает осевую прочность вала.

    Чтобы минимизировать недостатки, нужно добиться отсутствия перекоса шпонки в пазе. Для этого нужно обеспечить отсутствие зазора, что делается путем индивидуального изготовления и подгона шпонки. Из-за этого в крупносерийном производстве редко применяют любые разновидности шпоночных соединений. Если добиться отсутствия перекоса не удалось, площадь рабочего контакта уменьшается, в следствие чего степень максимальной нагрузки уменьшается.

    Читать также:  Солевые и щелочные батарейки в чем разница

    Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на высоких скоростях. Это приведет к быстрому износу рабочих деталей. Из-за этого подобное соединение редко применяется для быстровращающихся валов. Для подбора подходящей шпонки лучше использовать таблицу шпоночных соединений.

    Материал шпонок

    Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

    В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

    Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

    Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

    Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

    Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

    В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

    Вал со шпонкой чертеж

    Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

    Заключение

    Такой тип соединения отличается простотой и достаточно высокой надежностью, из-за чего получил высокую популярность в промышленности. Разнообразие видов позволяет подобрать оптимальный тип соединения, что позволит добиться высокой эффективности, надежности готовой конструкции и страховку узлов от повреждений при повышении допустимых нагрузок. Подобрав шпонку исходя из соответствующих ГОСТов, можно добиться высокой эффективности работы соединения.

    На сегодняшний день можно легко подобрать необходимую деталь, что позволяет быстро сделать монтаж и замену в случае необходимости.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    Шпоночное соединение, чертеж с размерами и краткое описание.

    Аксонометрическая проекция соединения (ориентация вида с вырезанным сегментом)

    Вал со шпонкой чертеж

    1. Вал с пазом под шпонку.
    2. Втулка (шестерня, шкив, ступица и т.п.) с вырезом.
    3. Шпонка.
    Читать также:  Регулятор давления воды в системе водоснабжения устройство

    Вал со шпонкой чертеж

    Соединение, которое позволяет передавать крутящий момент относительно оси вращения вала при помощи шпонки.

    Классифицируются шпонки по геометрии внешнего вида: призматические; клиновые; тангенциальные; сегментные; цилиндрические.

    Основной технический параметр рассматриваемого соединения – это прочность шпонки на смятие.

    Основные размеры (параметры) элементов шпоночного соединения (рис. 8):

    ширинаb и высотаh(поперечное сечение шпонки)

    зависят от усилий возникающих в соединении при передаче крутящего момента.

    Вал со шпонкой чертеж

    Рис. 6. Параметры элементов шпоночного соединения:

    а – соединение в сборе; б – сечение вала, в – сечение втулки

    В особо ответственных случаях, или когда необходимо уменьшать вес изделия проводят расчет на прочность, в основном же следуют рекомендациям соответствующих стандартов для разных типов шпонок и назначают размеры по таблицам. При этом определяющим параметром является размер вала в месте установки шпонки. При конструировании вала следует предусмотреть отступ а шпоночного паза от ближайших ступеней вала, а в концевых установках шпонки величину отступа увеличивают еще на 1 – 2 мм для увеличения прочности перемычки (рис.7).

    Вал со шпонкой чертеж Вал со шпонкой чертеж

    Рис. 7. Расположение шпоночного паза на валу

    а = (2 – 3) мм – для диаметра вала менее и равном 30 мм, а = (4 – 5) мм – для диаметров вала больше 30 мм.

    Шпоночные соединения применяют в машиностроении и приборостроении при небольших нагрузках, при необходимости размещения длинных ступиц и частой сборки и разборки. Недостатком шпоночных соединений является ослабление сечения вала шпоночным пазом (рис. 3, 5), особенно при применении сегментных шпонок (рис. 4). Преимущество шпоночных соединений – это легкость сборки и разборки.

    Схема построения и примеры условного обозначения шпонки

    Вал со шпонкой чертеж

    Примеры условного обозначения призматической шпонки без покрытия шириной b = 8мм, высотойh = 7 мм, длинойl = 24 мм:

    Шпонка 8 x7 x 24 ГОСТ 23360-78,

    Шпонка 2. 8 x 7 x 24 ГОСТ 23360-78,

    Шпонка 3. 8 x 7 x 24 ГОСТ 23360-78.

    Обратите внимание: для шпонки исполнения 1, номер исполнения не пишется, а для исполнений 2 и 3 номер исполнения указывают обязательно, затем ставится точка.

    Особенности изображения шпоночного соединения

    1. Если вал непустотелый, то в продольном разрезе выполняют вблизи установки шпонки местный разрез вала (рис. 8, 9, 10).

    При этом необходимо соблюдать следующее: – линия обрыва должна начинаться и заканчиваться на внешнем очерке вала, – начало и конец линии обрыва не должны совпадать с точками пересечения других линий, – линия обрыва не должна совпадать с любыми другими линиями.

    2. При изображении шпоночного соединения в поперечном разрезе зазоры между нерабочимиповерхностями: днищем паза втулки и плоской выступающей поверхностьюпризматической и сегментной шпонки (рис.8, 9), и боковыми поверхностями клиновой шпонки и паза на валу (рис.10) – показывают увеличенными, так чтобы между линиями, являющимисяпроекциями этих поверхностей было расстояние не менее 0,8 мм .

    3. Не показывают разницу длин призматической шпонки и шпоночного паза на валу (рис.8).

    Вал со шпонкой чертеж

    Рис. 8. Шпоночное соединение призматической шпонкой

    Вал со шпонкой чертеж

    Рис. 9. Шпоночное соединение сегментной шпонкой

    Вал со шпонкой чертеж

    Рис. 10. Шпоночное соединение клиновой шпонкой

    Оставить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *