Расчет допусков и посадок шпоночного соединения

Для номинального диаметра D2 (см. рис. 24) и длины шпонки L (табл. 20) определить предельные размеры элементов шпоночного соединения, зазоры и натяги при сопряжении шпонки с валом и со втулкой.

Построить схему расположения полей допусков для основных размеров шпоночного соединения.

Назначить экономически целесообразный способ обработки поверхности.

Выполнить эскиз шпоночного соединения с указанием необходимых размеров и допусков.

Исходные данные приведены в табл. 18: D2 - диаметр соединения; L - длина шпонки.

Пример расчета

Дано: диаметр вала d = 22 мм;

конструкция шпонки – сегментная;

вид соединения – нормальное.

Номинальные размеры шпоночного соединения.

Для вала Æ 22 мм (прил. 13)*:

ширина шпонки b = 5 мм;

высота шпонки h = 9;

глубина паза на валу t₁ = 7 мм;

глубина паза на втулке t₂ = 2,3 мм;

Примечание: * для призматической шпонки – прил. 12.

Выбор полей допусков деталей шпоночного соединения.

По прил. 14 при нормальном виде соединения назначают следующие поля допусков на посадочные размеры:

на ширину шпонки 5h9(-0,030);

на ширину паза вала 5N9-(0,030);

на ширину паза втулки 5J_s9 .

Таблица 20

Номинальные диаметры соединений D2 и длины шпонок L, мм

Вари-ант	Раз меры	Вид соединения
свободное	нормальное	плотное
	D2
	D2
	D2
	D2
	D2
	D2
	D2
	D2
1
	D2
	D2

Отклонения для шпонок и их пазов определяются по стандарту для гладких и цилиндрических размеров. После выбора отклонения строятся поля допусков для шпонки, паза втулки и паза вала.

Выбираются параметры шероховатостей поверхностей соединения для сопрягаемых (в зависимости от квалитета) и для несопрягаемых R_Z = 50.

Допуск симметричности паза вала и паза втулки выбирается из прил. 11, 15.

Отклонения непосадочных размеров нормируются следующим образом:

на высоту шпонок при h = (2 – 6) мм – h9 и свыше 6 мм – h11;

на размер d – t₁ отклонение является нижним и берется со знаком минус;

на размер d + t₁ отклонение является верхним и берется со знаком плюс (по абсолютной величине отклонения равны значениям отклонений соответственно на t₁ и t₂).

Для сегментной шпонки длина шпонки и паза вала не нормируется.

Высота шпонки выполняется по h11;

диаметр исходного контура шпонок d_C – по h12;

диаметр паза вала под сегментную шпонку выполняется с верхним отклонением до +8 % от номинала.

Выбранные номинальные размеры и поля допусков внести в табл. 21, рассчитать необходимые значения и заполнить все графы.

Для нашего примера отклонения непосадочных размеров:

на высоту шпонки 9 h11(-0,090);

на глубину паза вала t₁ = 7H13(+0,220);

на глубину паза во втулке t₂ = 2,3H13(+0,140);

на размер d – t₁ – 22 – 7 = 15 (-0,220);

на размер d + t₂ = 22 + 2,3 = 24,3 (+0,140).

Предельные зазоры и натяги в соединении:

шпонка – паз вала:

S_max = B_max – b_min = 5 – 4,970 = 0,030 мм = 30 мкм;

N_max = b_max – B_min = 5 – 4,970 = 0,030 мм = 30 мкм,

шпонка – паз втулки:

S_max = B_max – b_min = 5,015 – 4,970 = 0,045 мм = 45 мкм;

N_max = b_max – B_min = 5 – 4,985 = 0,015 мм = 15 мкм.

Схема полей допусков и эскизы деталей представлены на рис. 24.

Таблица 21

Наименование размера	Номинальный размер, мм	Поле допуска	Предельные отклонения, мкм	Предельные размеры, мм	Допуск размера, мм
Верхнее	Нижнее	max	тin
Ширина шпонки		h9		-30		4,970	0,030
Ширина паза вала		N9		-30		4,970	0,030
Ширина паза втулки		JS9	+15	-15	5,015	4,985	0,030
Высота шпонки		h11		-90		8,910	0,090
Глубина паза вала		H13	+220		7,220		0,220
Глубина паза во втулке	2,3	H13	+140		2,440	2,3	0,140

Контрольные вопросы

1. Типы шпоночных соединений, их преимущества и недостатки.

2. Особенности нормирования точности размеров d – t₁ и d + t₂.

3. Система посадок по размеру «b».

4. Нормирование шероховатостей поверхностей деталей шпоночного соединения.

5. Особенности соединения с сегментной шпонкой.

6. Определение вида посадки соединений шпонка – паз вала и шпонка – паз втулки (ступицы) по размеру «b».

7. Нормирование точности непосадочных размеров шпоночного соединения.

Рис. 24. Схема полей допусков и эскизы деталей

шпоночного соединения