Шпонка и шпоночное соединение обозначение, виды, чертежи, материал

Шпонка и шпоночное соединение

Шпоночное соединение – разновидность соединения, состоящего из шпонки на валу и ступицы. Шпонкой именуется деталь, которая соединяет узлы путем установки в пазы. Ключевой ее функцией считается передача вращающего момента между узлами. Есть конкретная стандартизация их видов. Шпонка имеет специализированные пазы, вырезанные благодаря фрезеровке.

Использование

Ключевым использованием шпоночных соединений считается монтаж на вал при помощи пазового соединения. В своем большинстве шпоночный паз напоминает клин. Подобный тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой дает возможность добиться большого КПД при передаче усилия.

Очень часто шпоночное соединение можно повстречать в автомобилестроении, во время строительства станков. Часто она применяется при автомобильном производстве и прочих механизмов, где требуется очень высокая надежность фиксации деталей машин. Большая надежность происходит благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в вариантах увеличения самого большого уровня крутящего момента. В таких вариантах происходит срез шпонки, поглощая большую нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря собственным особенностям она стала широко популярной в автомобилестроении, она выделяется большой эффективностью, обычностью изготовления и монтажа, а еще малой ценой. Такие характеристики особо актуальны в товарном производстве, особенно в фермерском хозяйстве. В разгар сезона часто появляются ситуации неполадок некоторых узлов, которые необходимо заменить очень быстро. Очень часто можно повстречать в узлах пресс-подборщиков.

Учитывая все сказанное выше, выделяются главные позиции, зачем необходима шпонка:

Обеспечение безопасность соединяемых узлов при очень высоких нагрузках.
Достижение большой степени фиксации индивидуальных элементов механического узла.
Создает роль предостережения проворачивания узла и ступицы.
Надежность аналогичного соединения превосходит надежность заменителей при фиксации вала с деталями.

В общем, повстречать шпоночное соединение можно буквально в каждом сложном механизме, как правило выше его техническими спецификами.

Виды шпонок

Главные виды шпонок разделяют на 2 типа: напряженные и ненапряженные. Посреди которых выделяются данные типы шпонок:

1. Клиновые. Особенный вид, который отличительны наклонным углом верхней грани. В общем деление на виды происходит исходя из спецификации шпоночных соединений. Монтируется в паз при помощи физической силы, ударным методом. Использование такого соединительного типа дает возможность добиться нужного напряжения. Порезанный клин, пребывав в пазе, распирает его внутри. За счёт силы прижатия, вал и ступица вместе вращаются.Применяется нечасто, так как ее применение учитывает персональный подгон. Это можно считать минусом для широкого производства механизмов. Главное назначение — использование в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения.
  
  Среди клиновых шпонок выделяют:
  - врезные;
  - на лыске;
  - фрикционные;
  - без головки и с головкой.
2. Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Выполняться методом фрезеровки. Широко используются в производстве, так как просты в изготовлении, не настаивают на особенной точности при нарезании и очень легко ставится. Выделяется установкой в боле глубокий паз, если сравнивать с подобиями. Глубокий паз не подойдет для высоких нагрузок, так как существенно уменьшает крепость вала, по этому применяется при маленьких крутящих факторов.
  
  На длинных ступицах может ставиться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
3. Призматические. Отличительны параллельными гранями, которые ставятся в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, по этому есть вероятность появления ржавчины в месте соединения. Чтобы исключить коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся в большинстве случаев со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа поверхностью для работы считается длина прямых краев. Паз режется при помощи фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает вращающий момент на паз ступицы. Данный соединительный тип призматической шпонкой часто применяется для подвижных соединений, по этому применяют дополнительное крепление при помощи винтов. Как и остальные типы создает роль предохранителя при смятии и срезе.
4. Цилиндрические. Штифты в подобных шпонках делаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на срезе вала, которое высверливается под необходимые размеры шпонок. Применяется в тех случаях, когда ступица ставится на конце вала. Просит особенного подхода к монтажу шпоночных соединений.Дают возможность работать на срез и смятие. По этому выбор шпонки делают исходя из прочности на смятие.

Исходя из типа посадки выделяются:

Свободная – применяется в вариантах, когда исполнять работы со сваркой очень и очень трудно и существует необходимость подвижного сцепления деталей в рабочий период.
Плотная – необходима для создания сцеплений, движение которых в рабочий период делается в одном пространственном положении.

Определения на чертежах

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

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

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

Обозначение других типов шпонок на изображениях делается точно также, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой индивидуальной модели.
Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что особенно актуально для получения хорошего соединение. Ведь даже очень маленький просвет будет причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности в рабочий период.

Плюсы и минусы

Как и любой вид соединений, шпоночные имеют ряд минусов и плюсов. К плюсам шпоночных соединений также относят простоту множества типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали делается без проблем и легко. Из-за чего они получили большое применение в автомобилестроении. Также обеспечивает предохранительную функцию.

К минусам относиться ослабление ступицы и вала. Оно появляется исходя из очень высокого напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который уменьшает осевую крепость вала.

Чтобы уменьшить минусы, необходимо добиться отсутствия перекашивания шпонки в пазе. Для этого необходимо обеспечить отсутствие зазора, что выполняется путем частного изготовления и подгона шпонки. Благодаря этому в крупносерийном производстве реже используют любые разновидности шпоночных соединений. Если достичь отсутствия перекашивания не получилось, площадь рабочего контакта уменьшается, в последствие чего степень самой большой нагрузки уменьшается.

Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на больших скоростях. Это может привести к быстрому изнашиванию рабочих деталей. Благодаря этому аналогичное соединение нечасто используется для быстровращающихся валов. Для выбора подходящей шпонки лучше применять таблицу шпоночных соединений.

Материал шпонок

Для производства шпоночного соединения используют калибровочный металлургический прокат. Очень часто применяется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обыкновенного типа, которая практически всегда используется для изготовления деталей исключительной прочности. Сталь применяется в качестве бруска длиной 1 м.

В большинстве случаев может использовать углеродистая сталь марки 50. Она нужна, когда потребуется очень высокие свойства прочности полученных шпонок. Реже используются легированные стали, к примеру, марки 40х, для которой свойственен больший коэффициент твердости, достигаемый путем термообработки.

Стальные заготовки отделываются при помощи фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, машин для шлифовочных работ и прочих инструментов. Применяемые станки имеют блок управление, который дает возможность при помощи числовых программ сделать деталь нужных показателей.

Цена получившейся шпонки довольно низка, по этому приобрести нужную деталь очень легко. Но в большинстве случаев, когда существует необходимость срочного получения шпонки, сделать ее можно лично. Очень часто аналогичная необходимость появляется в фермерском хозяйстве, где во время сезонных работ часто появляются неполадки, которые необходимо отстранить. При этом ближайшие точки продажи нужных деталей быть на расстоянии в пару десятков километров.

Имея маленькое количеству инструмента рядом и заготовку из соответствующего материала, можно быстро сделать временную замену. При воплощении технических специфик, полученная деталь сможет полностью заменить заводскую, но наиболее целесообразно при первой возможности приобрести шпонку необходимой прочности и параметров геометрии. Это нужно для избежание раннего износа механизмов.

Порой для изготовления могут применить прочие материалы, к примеру, пластик отличного качества. В виде материала может применяться дерево, очень часто в мебельном производстве.

В виде материала лучше применять разнообразные древесные породы, для шпонки подойдёт помягче материал чем ключевой. Это даст возможность уберечь ключевую конструкцию от повреждений в случае очень высокой нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для устранения проникания влаги в армированные конструкции применяются специализированные шпонки – ватерстоп. Делают их из резинового материала отличного качества и ПВХ. Это дает возможность добиться нужной степени влагонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных веществ на основе химии.

Заключение

Подобный тип соединения выделяется обычностью и достаточно большой надежностью, благодаря чему приобрел большую популярность в промышленности. Многообразие видов дает возможность подобрать оптимальный соединительный тип, что даст возможность достичь большой эффективности, надежности готовой системы и страховку узлов от повреждений при повышении возможных нагрузок. Выбрав шпонку исходя из соответствующих ГОСТов, можно достичь большой эффективности работы соединения.