Пример расчёта посадок шпоночного сопряжения

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 (рис. 15) с использованием призматической шпонки по ГОСТ 23360 (для вала Ø34 мм b × h = 10 мм × 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 B₁ = 10N9

ES = 0 мкм;

EI = – 36 мкм;

B_1max = 10,000 + 0 = 10,000 мм;

B_1min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;

· ширина шпонки b₂ = 10h9

es = 0 мкм;

ei = – 36 мкм;

b_2max = 10,000 + 0 = 10,000 мм;

b_2min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;

· паз втулки B₃ = 10J_s9

ES = + 18 мкм;

EI = – 18 мкм;

B_3max = 10,000 + 0,018 = 10,018 мм;

B_3max = 10,000 – 0,018 = 9,982 мм.

Рис.22. Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Рассчитываем табличные зазоры (натяги) по размеру b:

· соединение шпонки b₂ = 10h9 с пазом вала B₁ = 10N9

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 b₂ = 10h9 с пазом втулки B₃ = 10J_s9

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

t₁ = 5^+0,2 мм (ГОСТ 23360);

t_1max = 5,200 мм;

t_1min = 5,000 мм;

· высота шпонки

h = 8 h11;

h_max = 8,000 мм;

h_min = 7,910 мм;

· глубина паза втулки

t₂ = 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

l₁ = 25 h14 (ГОСТ 23360);

l_1max = 25,000 мм;

l_1min = 24,480 мм (ГОСТ 25346);

· длина паза вала

L₂ = 25 Н15 (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 t₁ (предпочтительный вариант) или d – t₁ с предельными отклонениями;

· для паза втулки – размер d + t₂ 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.