Відкрити головне меню

Шпонкове з'єднання

вид з'єднання вала з втулкою з використанням допоміжної деталі - шпонки, призначеної для запобігання їх відносного провертання
Шпонкове з'єднання призматичною шпонкою

Шпо́нкове з'є́днання — один з видів з'єднання вала з втулкою з використанням додаткового конструктивного елемента шпонки, призначеної для запобігання їх відносного провертання. Найчастіше шпонкове з'єднання використовується для передачі крутильного моменту в з'єднаннях обертового валу із зубчастим колесом або зі шківом. На відміну від з'єднань з натягом, які забезпечують взаємну нерухомість деталей без додаткових конструктивних елементів, шпонкові з'єднання — розбірні.

Види шпонкових з'єднаньРедагувати

Розрізняють ненапружені і напружені шпонкові з'єднання.

Ненапружені шпонкові з'єднанняРедагувати

 
Шпонкове з'єднання із сегментною шпонкою

Ненапружені шпонкові з'єднання реалізують за допомогою призматичних і сегментних шпонок.

Шпонкові з'єднання з використанням призматичних шпонок за призначенням бувають звичайними та напрямними (ковзними). Звичайні призматичні шпонкові з'єднання призначені для нерухомого з'єднання маточини (втулки) з валом. Шпонки таки з'єднань бувають із скругленими або плоскими торцями. Напрямні (ковзні) шпонкові з'єднання застосовують у тих випадках, коли деталі, розміщені на валах, можуть рухатись уздовж валів. Напрямну шпонку закріплюють до вала гвинтами[1].

При використанні сегментної шпонки її глибока посадка на валу забезпечує їй стійкіше положен­ня, ніж призматичної шпонки. Це запобігає перекошуванню шпонок під навантаженням. Однак глибокий паз значно послаблює вал, тому сегментні шпонки використовують переважно для з'єднання де­талей на малонавантажених ділянках валів, наприклад на кінцях вaлів. З'єднання сегментними шпонками є технологічнішим, оскільки виготовлення як шпонок, так і пазів на валах є до­сить простим. Сегментні шпон­ки стандартизовані[2]. Розмі­ри сегментних шпонок та пазів вибира­ють за стандартом за­лежно від діаметра вала.

Напружені шпонкові з'єднанняРедагувати

Напружені шпонкові з'єднання використовуються у поєднанні з перехідними посадками деталей на вал або з посадками із гарантованим натягом. У таких випадках за­безпечується достатнє центрування деталей та висока надійність з'єд­нання.

Напружені шпонкові з'єднання здійснюються за допомогою клинових та циліндричних шпонок.

Клинові шпонки за способом розміщення на валах бувають врізні, на лисці, фрикційні і тангенціальні. Клинові врізні шпонки за формою поділяють на шпонки клинові без головки та шпонки клинові з головкою. Клинові врізні шпонки без головки бувають із плоскими та скругленими торцями. Усі клинові шпонки виготовляють з ухилом 1:100. Цей же ухил передбачається і для паза маточини (втулки).

Подібно до призматич­них, клинові врізні шпонки частково розміщуються в пазі вала і част­ково в пазі маточини.

Клинові шпонки на лисці та фрикційні розмі­щуються по всій своїй висоті в пазах маточини. Такі з'єднання клиновими шпонками передають обертовий момент за рахунок сил тертя на широких робочих гранях. Ці сили тер­тя створюються відповідним натягом у радіальному напрямі при за­биванні шпонок. Тому зі сторони бічних граней клинових шпонок передбачаються зазори.

Тангенціальні шпонки вирізняються серед інших кли­нових шпонок тим, що натяг між валом та маточиною створюється шпонками не у радіальному, а у дотичному напрямі. Одна із широких граней тангенціальної шпонки спрямовується по дотичній до перерізу вала, а одна із вузьких граней — уздовж радіусу вала. Таке розміщення тангенціальної шпонки вимагає встановлення у з'єднанні двох шпо­нок, розміщених під кутом 120—135°. За технологічними міркування­ми кожна тангенціальна шпонка виконується з двох однобічно ско­шених клинів Тангенціальна шпонка використовується переважно у важкому машинобудуванні при великих діаметрах з'єднання.

Циліндричні шпонки — це циліндричні штифти, що вставляються в отвори, паралельні до осі з'єднання, по посадках з натягом (посадка Н7/r6). Такі шпонки можуть використо­вуватись для закріплення деталей на кінці вала. Отвір під шпонку свердлять та обробляють розверткою після посадки деталі на вал. Якщо міцність з'єднання з однією шпонкою не забезпечується, то ставлять дві або три циліндричні шпонки, зміщені відповідно на кут 180 або 120°.

Проектування та виготовленняРедагувати

Шпонкові пази у валах отримують фрезеруванням дисковими або пальцевими фрезами, а в ступицях — довбанням чи протягуванням.

Для виготовлення шпонок всіх видів використовують спеціальний точний прокат для шпонок із вуглецевих конструкційних сталей (45, 50, Ст.5, Ст.6 та ін.) з границею міцності не меншою ніж 500 МПа. Значення допустимих напружень зминання залежить від режиму роботи, міцності матеріалів вала і ступиці, типу посадки ступиці на вал — в межах 60…150 МПа (менші значення для чавунних ступиць та при нерівномірному і ударному навантаженні, більшиі — для сталевих ступиць).

Переваги і недолікиРедагувати

До переваг шпонкових з'єднань слід віднести:

  • простоту будови і виготовлення;
  • надійність конструкції;
  • низьку вартість;
  • відносна простота монтажу і демонтажу.

Недоліками шпонкових з'єднань є:

  • послаблення міцності валу і маточини шпонковими пазами;
  • обмеження моменту, що передається міцністю шпонки;
  • ускладнення конструкції у разі потреби забезпечення переміщення деталі (блоку шестерні) вздовж валу.

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. ГОСТ 30173-96 Соединения шпоночные с призматическими скользящими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки/
  2. ДСТУ ГОСТ 24071:2005 (ISO 3912:1977) Основні норми взаємозамінності. Сегментні шпонки та шпонкові пази.

ДжерелаРедагувати

  • Коновалюк Д. М., Ковальчук Р. М. Деталі машин: підручник. — 2-е видання. — К.:Кондор, 2004. — 584 с. — ISBN 966-7982-22-X
  • Хомик Н. І. Деталі машин: курс лекцій / Н. І. Хомик, А. Д. Довбуш, О. П. Цьонь. — Т.: ФОП Паляниця В. А., 2016. — 160 с.
  • Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т.2. — 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2001. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1