Допуски шпоночных и шлицевых соединений

Допуски шпоночных и шлицевых соединений

Практическое занятие ГБПОУ «Минераловодский региональный многопрофильный колледж» ОП. 05 Метрология и стандартизация преподаватель Константинова О.В.

Шпоночное соединение

используется для передачи вращательного движения и состоит как минимум из трех деталей: вал, втулка (колесо, шкив и т.п.) и шпонка.

Достоинства шпоночного соединения:

• конструкции надежны и прочны
• они легко собираются и разбираются
• низкая стоимость
• их легко изготавливать.

Недостатки шпоночного соединения:

• шпоночным пазом ослабляется сечение вала и ступицы
• во многих соединениях наблюдается децентровка
• в углах шпоночного паза высокий уровень напряжений.

Конструктивные элементы шпоночного соединения

• Шпонка устанавливается в паз (углубление) вала, при этом некоторая часть ее выступает над посадочной поверхностью вала.
• По выступающей части шпонки направляется и устанавливается сопрягаемая с валом деталь, в которой имеется сквозной продольный паз.

Шпонка  стандартная деталь, устанавливаемая, в пазах вала и колеса для передачи крутящих моментов

Призматические шпонки ГОСТ 23360-78

Для деталей перемещающихся вдоль вала

с закругленными торцами исполнение 1 или А

с одним плоским торцом исполнение 3 или С

с плоскими торцами исполнение 2 или В

Клиновые шпонки ГОСТ 24068-80

Для напряженного соединения вала с деталью сидящей на нем

с головкой

без головки

Сегментные шпонки

ГОСТ 24071-97

Для ненапряжен-ного соединения вала с деталью сидящей на нем

нормальная форма

низкая форма

Клиновую шпонку забивают в пазы. При этом образуется так называемое напряженное соединение - детали соединения испытывают напряжения в радиальном направлении уже после сборки еще до эксплуатации.

Соединение клиновой шпонкой

Цилиндрические шпонки

Применяются в основном на концевых участках вала

Тангенциальная шпонка

призматический клин, который имеет прямоугольное поперечное сечение

Шпонки изготавливаются из качественных, прочных сталей среднеуглеродистых: 45, 50, 55.

Основные размеры (параметры) элементов шпоночного соединения

зависят от усилий возникающих в соединении при передаче крутящего момента.

• ГОСТ 23360 – 78 регламентирует

• ширина b и высота h (поперечное сечение шпонки) длину шпонки L , глубина паза на валу t 1 ,  глубина паза во втулке t 2 ,
• ширина b и высота h (поперечное сечение шпонки)
• длину шпонки L ,
• глубина паза на валу t 1 , 
• глубина паза во втулке t 2 ,

Параметры сечения призматических шпонок

Стандарты регламентируют предельные отклонения

Ширины шпонки h9

Высоты шпонки h 11

Длина шпонки h 14

Глубина паза h 14

Шпоночные соединения выполняют в системе вала.

Высота и ширина шпонки по стандарту, зависят от диаметра вала. Длина шпонки зависит от длины ступицы.

Расположение полей допусков трех видов соединения с призматической шпонкой:

Условное обозначение призматической шпонки

Шпонка 3-8х7х25 ГОСТ 23360-78

Номер исполнения

Ширина шпонки

Высота шпонки

Длина

шпонки

Призматические шпонки

Шпонка 8х7х25 ГОСТ 23360-78

Шпонка 2-8х7х25 ГОСТ 23360-78

Шпонка 3-8х7х25 ГОСТ 23360-78

Шлицевое (зубчатое) соединение

соединение вала и отверстия с помощью шлицев (пазов) и зубьев (выступов), радиально расположенных на поверхности.

• обладает большой прочностью,
• обеспечивает соосность вала и отверстия,
• имеет возможность осевого перемещения детали вдоль оси.

а) прямобочный профиль зуба

б) эвольвентный профиль зуба;

в) треугольный профиль зуба

1- вал;

2- втулка

Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Посадки шлицевых соединений (ГОСТ 1139 – 80) назначают в системе отверстия

• средний диаметр зависит от диаметра и не меняется в зависимости от серии соединения;
• толщина выступов постоянная, меняется их число z и их высота;
• три серии соединений с прямобочным профилем:

350 НВ Тихоходные высоконагруженные соединения " width="640"

Виды центрирования прямобочных зубчатых (шлицевых) соединений

По наружному диаметру D

По внутреннему диаметру d

По боковым граням b

Области рационального применения

Быстроходные соединения при твердости втулки

Н ≤350 НВ

Быстроходные соединения при твердости втулки

Н 350 НВ

Тихоходные высоконагруженные соединения

Вид центрирования (по внутреннему диаметру)

Внутренний диаметр

Наружный диаметр

Ширина шлица

Число шлицов

Посадка по внутреннему диаметру

Посадка по наружному диаметру

Посадка по ширине шлица

Для вала

Для втулки

Схема расположения полей допусков прямобочного щлицевого соединения

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем

• повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании
• применяют центрирование

• по боковым поверхностям зубьев, по наружному диаметру D.
• по боковым поверхностям зубьев,
• по наружному диаметру D.

• Посадки выбираются как для гладких цилиндрических соединений (ГОСТ 6033-80)

Геометрические параметры

Для вала:

диаметр окружности вершин зубьев d a

диаметр окружности впадин d f .

Для втулки

диаметр окружности впадин обозначают D f ,

диаметр окружности вершин зубьев D a .

Виды центрирования эвольвентных зубчатых (шлицевых) соединений

По боковой поверхности зубьев S

По наружному диаметру D

По внутреннему диаметру d

Области рационального применения

Быстроходные соединения при высоких требованиях к соосности

Тихоходные высоконагруженные соединения

Не рекомендуется

Центрирование по наружному диаметру ШЭС

Окружности впадин имеют допуск по Н7 или Н8

Окружности вершин зубьев вала имеют допуск

n6, js6, h6, f7

Центрирование по боковым сторонам ШЭС

C соединение выполняется в системе отверстия

Допуск на ширину впадины втулки l - H7, H9, H11

Допуск на толщину зуба вала S – 10 основных отклонений: a, c, d, f, g, h, k, n, p, r и допуски по 7, 8, 9, 10 и 11 степени точности

Обозначение ШЭС

диаметр

Модуль зуба m

Посадка

• При центрировании по боковым поверхностям зубьев

диаметр

Модуль зуба m

Посадка

• При центрировании по наружному диаметру.

Посадки элементов эвольвентных соединений

ГОСТ 6033-80 установлены допуски и посадки для различных способов центрирования.

Схема расположения полей допусков эвольвентного шлицевого соединения

Шлицевые соединения с треугольным профилем

• Применяют в неподвижных соединениях.
• Имеют большое число мелких выступов–зубьев
• Угол β профиля зуба ступицы составляет 30° , 36° или 45° .
• Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Расшифровать условное обозначение шпоночного соединения, указать посадку для соединения, определить номинальный диаметр, предельные отклонения, предельные зазоры и натяги соединения, начертить схемы расположения полей допусков соединения:

№ вар

условное обозначение по ГОСТ 23360-78

1

2

Вид соединения и назначение

Шпонка 32⤫16⤫100

Шпонка 18⤫11⤫125

Плотное

3

Свободное

Шпонка 18⤫11⤫140

4

Шпонка 4⤫4⤫8

Нормальное

5

6

Шпонка 6⤫6⤫40

Свободное

Шпонка 20⤫12⤫140

Плотное

7

Нормальное

Шпонка28⤫16⤫140

8

Шпонка 25⤫14⤫400

Плотное

9

Плотное

Шпонка12⤫8⤫63

10

Шпонка 3⤫3⤫15

Нормальное

Плотное

• Определяем номинальные значения элементов шпоночного соединения по диаметру вала d в =_____ : b =_____, h =_____, глубину пазов t 1 =______, , t 2 =______, предельные отклонения d – t 1 =________, d + t 2 =_______ Определяем допуски посадочных размеров в зависимости от вида соединения ______________________ шпонка всегда изготавливается только с допуском ширина шпонки h 9: b =___________ , ширина паза вала N 9: b *=____________; ширина паза втулки Js 9: b **=_____________ условное обозначение шпонки:
• Определяем номинальные значения элементов шпоночного соединения по диаметру вала d в =_____ :
• b =_____, h =_____, глубину пазов t 1 =______, , t 2 =______, предельные отклонения d – t 1 =________, d + t 2 =_______
• Определяем допуски посадочных размеров в зависимости от вида соединения ______________________
• шпонка всегда изготавливается только с допуском ширина шпонки h 9: b =___________ ,
• ширина паза вала N 9: b *=____________;
• ширина паза втулки Js 9: b **=_____________
• условное обозначение шпонки:

Шпонка _____________ ГОСТ 23360–78

• Шпонка _____________ ГОСТ 23360–78

схема расположения полей допусков соединения

Посадка____________________________

• схема расположения полей допусков соединения Посадка____________________________

• . Находим параметры посадки:
• . Находим параметры посадки:

Шпонка (h9) - вал ( ____ )

наибольший зазор

Шпонка (h9) -втулка ( _____ )

S max =ES-ei =

наибольший натяг

N max =es-EI =

___________________

средний натяг, зазор

S max = ES-ei =

___________________

N max = es - EI =

___________________

___________________

SN ср =0,5·(S max +N max )= = __________________

SN ср =0,5·(S max +N max )=

= ___________________

Поля допусков и предельные отклонения, мкм, соединений с призматическими шпонками

Диаметр вала d , мм

Сечение шпонки b⤫d , мм

Предельные отклонения ES / EI , мкм, призматических шпонок по ширине паза b при видах соединения

Свободное

Свыше 6 до 8

Вал

Свыше 8 до 10

2⤫2

Нормальное

(H9)

Втулка

Свыше 10 до 12

+25/0

3⤫3

(D9)

Вал

Свыше 12 до 17

4⤫4

+60/+20

Втулка

Плотное

(N9)

+30/0

5⤫5

Свыше 17 до 22

– 4/–29

(Js9)

Вал и втулка

Свыше 22 до 30

6⤫6

+78/+30

+12/–12

(P9)

Свыше 30 до 38

0/–30

+6/+31

8⤫7

+15/–15

Свыше 38 до 44

10⤫8

+36/0

+98/+40

12⤫8

+12/+42

Свыше 44 до 50

0/–36

14⤫9

+43/0

Свыше 50 до 58

Свыше 58 до65

16⤫10

+120/+50

+18/–18

0/–43

+15/+51

Свыше 65 до 75

18⤫11

Свыше 75 до 85

+21/–21

20⤫12

+52/0

+18/+61

22⤫14

Свыше 85 до 95

+149/+65

25⤫14

Свыше 95 до 110

0/–52

28⤫16

+26/–26

+22/+74

Глубина пазов и радиус закругления соединений с призматическими шпонками

Диаметр d вала, мм

Глубина пазов, мм

Вала t 1

номинальная

Свыше 6 до 8

втулки t 2

Предельное отклонение

1,2

Свыше 8 до 10

Для шпоночных пазов радиус закругления или фаска s 1 ⤫ 45°, мм

номинальная

Верхнее 0,1

Нижнее 0

1,8

Свыше 10 до 12

Предельное отклонение

1,0

Свыше 12 до 17

2,5

Не более

3,0

Свыше 17 до 22

Верхнее 0,1

Нижнее 0

1,4

Не менее

Свыше 22 до 30

1,8

0,16

3,5

0,08

2,3

Свыше 30 до 38

4,0

Верхнее 0,2

Нижнее 0

0,16

2,8

Свыше 38 до 44

0,25

5,0

Свыше 44 до 50

0,4

3,3

Верхнее 0,2

Нижнее 0

0,25

5,5

Свыше 50 до 58

Свыше 58 до 65

6,0

7,0

Свыше 65 до 75

3,8

4,3

7,5

Свыше 75 до 85

4,4

9,0

Свыше 85 до 95

4,9

Свыше 95 до 110

5,4

10,0

0,6

6,4

0,4

Размеры призматических и клиновых шпонок, мм

Ширина b

(предельное отклонение h 9)

2

Высота h

(предельное отклонение h 11, h 9)

2

3

Фаска s

3

0,16 … 0,25

Длина l

(предельное отклонение h 14)

4

Высота шпоночной головки h 1

5

6 … 20

4

–

6 … 36

5

6

–

8 … 45

8

6

10 … 56

7

10

0,25 … 0,40

7

8

12

8

14 … 70

18 … 90

10

8

14

11

16

22 … 110

9

18

10

12

28 … 140

0,40 … 0,60

36 … 160

12

11

20

12

45 … 180

22

14

0,60 …0,80

50 … 200

25

16

14

28

14

56 … 220

18

63 … 250

20

16

22

70 … 280

22

80 … 3200

25

Предельные отклонения размеров d – t 1 и d + t 2

Высота шпонки, мм

Предельные отклонения es / ei размеров, мм

d – t 1

От 2 до 6

_0_

– 0.1

d + t 2

Свыше 6 до 18

Свыше 18 до 50

_ 0 _

– 0.2

+0.1

0

_0_

+0.2

0

Свыше 50 до 95

– 0.3

+0.3

0

_0_

– 0.4

+0.4

0

Составить условное обозначение: прямобочного шлицевого соединения, вала и втулки для прямобочного шлицевого соединения:

№ вар

z ⤫ d м D

  1

8 ⤫ 32 ⤫ 36

Поле допуска

  2

Способ центрирования

H7, e8, D8, h8

10 ⤫ 72 ⤫ 78

  3

Центрирование по d

6 ⤫ 16 ⤫ 20

  4

H6, e7, H7, h8

  5

10 ⤫ 46 ⤫ 56

H7, h8, H8, h8

8 ⤫ 62 ⤫ 72

  6

H6, f7, H8, e8

H7, e8, D9, h9

6 ⤫ 28 ⤫ 34

  7

8 ⤫ 46 ⤫ 50

  8

H6, f7, H8, h8

  9

H8, e8, D8, h8

6 ⤫ 18 ⤫ 22

Центрирование по D

8 ⤫ 42 ⤫ 48

H7, e8, F8, g8

  10

H8, h7, D8, h8

10 ⤫ 92 ⤫ 98

H7, e8, D9,d9