Пример расчёта посадок шпоночного соединения

Условия могут быть представлены в виде задачи с указанием основных параметров и вида соединения. Если параметры шпоночного соединения представлены на чертеже общего вида, там же в технических требованиях может быть указан вид соединения. При отсутствии таких указаний вид шпоночного соединения разработчик чертежей выбирает самостоятельно, исходя из функционирования изделия.

Рассмотрим пример расчета соединения зубчатого колеса и вала (см. рис. 15) с использованием призматической шпонки по ГОСТ 23360 (для вала Ø34 мм b × h = 10 × 8 мм, длина шпонки l = 25 мм). Условное обозначение:

Шпонка 10×8×25 ГОСТ 23360-78.

Так как к заданному узлу не предъявляются особые требования, выбираем для посадки шпонки нормальное соединение.

По размеру b:

· паз вала B ₁ = 10 N 9

ES = 0,

EI = – 36 мкм,

B _1max = 10,000 + 0 = 10,000 мм,

B _1min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;

· ширина шпонки b ₂ = 10h9

es = 0,

ei = – 36 мкм,

b _2max = 10,000 + 0 = 10,000 мм,

b _2min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;

· паз втулки B ₃ = 10 J_s 9

ES = + 18 мкм,

EI = – 18 мкм,

B _3max = 10,000 + 0,018 = 10,018 мм,

B _3min = 10,000 – 0,018 = 9,982 мм.

Рис. 22. Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Рассчитываем табличные зазоры (натяги) по размеру b:

· соединение шпонки b ₂ = 10 h 9 с пазом вала B ₁ = 10 N 9:

S _1max = B _1max – b _2min = 10,000 – 9,964 = 0,036 мм,

N _1max = b _2max – B _1min = 10,000 – 9,964 = 0,036 мм;

Рис. 23. Схема расположения полей допусков ширины шпонки

и ширины паза вала

· соединение шпонки b ₂ = 10 h 9 с пазом втулки B ₃ = 10 J_s 9

S _2max = B _3max – b _2min = 10,018 – 9,964 = 0,054 мм,

N _2max = b _2max – B _3min = 10,000 – 9,982 = 0,018 мм.

Рис. 24. Схема расположения полей допусков ширины шпонки

и ширины паза втулки

По высоте шпонке h:

· глубина паза вала

t ₁ = 5^+0,2 мм (ГОСТ 23360),

t _1max = 5,200 мм,

t _1min = 5,000 мм;

· высота шпонки

h = 8 h 11,

h _max = 8,000 мм,

h _min = 7,910 мм;

· глубина паза втулки

t ₂ = 3,3^+0,2 мм (ГОСТ 23360),

t _2max = 3,500 мм,

t _2min = 3,300 мм.

Тогда

S _max = t _1max + t _2max – h _min = 5,200 + 3,500 – 7,910 = 0,790 мм,

S _min = t _1min + t _2min – h _max = 5,000 + 3,300 – 8,000 = 0,300 мм.

По длине шпонки l = 25 мм:

· длина шпонки

l ₁ = 25 h 14 (ГОСТ 23360),

l _1max = 25,000 мм,

l _1min = 24,480 мм (ГОСТ 25346);

· длина паза вала

L ₂ = 25 Н 15 (ГОСТ 23360),

L _2max = 25,840 мм,

L _2min = 25,000 мм (ГОСТ 25346);

S _max = L _2max – l _1max = 25,840 – 24,480 = 1,360 мм,

S _min = L _2min – l _1min = 25,000 – 25,000 = 0,000 мм.

Рис. 25. Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза

На чертежах деталей проставляются следующие точностные требования, относящиеся к шпоночным соединениям:

· номинальный размер вала d и номинальный размер отверстия втулки D с предельными отклонениями;

· для паза вала – размер t ₁ (предпочтительный вариант) или d – t ₁ с предельными отклонениями;

· для паза втулки – размер d + t ₂ с предельным отклонением;

· номинальные размеры ширины паза вала и паза втулки с соответствующими отклонениями;

· допуски расположения плоскости симметрии паза относительно оси посадочной цилиндрической поверхности (Т _парал и Т _сим);

· параметры шероховатости поверхности элементов шпоночного соединения, устанавливаемые в зависимости от номинального размера и допуска (см. табл.22).

Шероховатость дна шпоночного паза рекомендуется нормировать параметром Ra не более 6,3 мкм.