Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»
Институт технологических машин и транспорта леса
Кафедра Лесного машиностроения сервиса и ремонта
Метрология, стандартизация и сертификация
Реферат на тему: «Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений. Виды шпонок и их основные параметры»
Выполнил: студент 2 курса
Григоренко Денис Олегович
Санкт-Петербург
2020
1. Допуски и посадки шпоночных соединений
Обычно шпонки устанавливают в пазах на валу по неподвижной, а втулки -- по одной из подвижных посадок. Натяг шпонки необходим, чтобы шпонка не выпадала при монтаже и не передвигалась при эксплуатации, а зазор при втулке, -- чтобы компенсировать неизбежные неточности размеров, формы и взаимного расположения пазов.
В машиностроении наибольшее применение получили соединения с призматическими шпонками.
Их размеры и размеры шпоночных пазов нормируются ГОСТ 23360-78 «Шпонки призматические. Размеры, допуски и посадки». Предельные отклонения размеров призматических шпонок по ширине и высоте установлены для трех исполнений шпонок (рис. 1.1):
* с закруглениями по обоим концам (И);
* прямоугольные (В);
* с закруглением на одном конце (С).
Рис. 1.1 Виды исполнений шпонок
Глубина паза у вала под шпонку задается размером /, (предпочтительно) или d-t{, глубина паза у отверстия под шпонку -- размером t2 или D +12 (рис. 1.2).
Рис. 1.2 Параметры шпоночного соединения
Размеры шпонок изготавливаются: по ширине b шпонки с полем допуска h9, по высоте h шпонки с полем допуска h 11 (при высоте шпонки 2...6 мм --по И9), подлине / шпонки с полем допуска h 14.
Такое назначение полей допусков на размеры призматических шпонок делает возможным их централизованное изготовление независимо от посадок.
Все виды шпоночных соединений образуются в системе вала. Вид соединения выбирается в зависимости от его функционального назначения с учетом технологии сборки. Для предпочтительного применения стандартом предусмотрено три вида соединения (рис. 1.3):
1. Свободное -- соединение с гарантированным зазором для возможности перемещения втулки вдоль вала со шпонкой. Соединение подвижное. Для ширины паза на валу задается поле допуска Н9, для ширины паза втулки -- Z)10.
2. Нормальное -- соединение с переходной посадкой, с большей вероятностью в получении зазора, не требующее частых разборок. Соединение неподвижное. Для ширины паза на валу задается поле допуска N9, для ширины паза втулки -- J9.
Рис. 1.3 Посадки шпоночных соединений
3. Плотное -- соединение с переходной посадкой, с приблизительно равной вероятностью получения зазоров и натягов, применяющееся при редких разборках и реверсивных нагрузках. Соединение неподвижное. Для ширины паза вала и втулки задается одно поле допуска Р9.
Длина пазов вала и отверстия под шпонку изготавливается с полем допуска Я15, глубина пазов вала и отверстия -- с полем допуска Я12.
К местам установок шпонок предъявляются дополнительные требования (рис. 1.4) по расположению поверхностей.
Рис. 1.4 Требования к расположению поверхностей под установку шпонок
допуск посадка шпоночный шлицевой
По форме существует несколько видов шпонок, это:
призматическая производится по госстандарту 23360-78;
сегментная -- по ГОСТу 24071-97;
цилиндрическая (штифт) -- по ГОСТу 3128-70, 12207-79;
клиновая -- по госстандарту 24068-80;
тангенциальная клиновая -- по ГОСТу 24069-97, 24070-80.
Призматическая шпонка:
Первый вид подразделяется на три -- направляющая, закладная и скользящая. При необходимости движения ступицы вдоль валового элемента монтируются скользящие или направляющие шпонки. Концы могут быть с плоскими или скругленными торцами.
Главный недостаток -- это трудность взаимозаменяемости, а при износе они способны опрокидываться, поэтому в крупном производстве не используются.
Сегментная шпонка:
Сегментная применяется для крепления деталей на участках валового элемента с низкой нагрузкой, она более устойчива, чем призматическая, отличается дешевизной и простотой в исполнении, к недостаткам относят небольшую прочность из-за большой глубины пазов.
Цилиндрическая шпонка:
Штифтовые или цилиндрические используются на концевых участках валового компонента, важно чтобы соединяемые материалы были одинаковы по твердости и плотности, что сдерживает их повсеместное использование.
Клиновая шпонка:
Клиновые -- это клин, в стандартном исполнении с уклоном 1:100. Рабочими считаются широкие грани, боковые имеют зазор. Такая форма создает напряжение внутри стыковки, вызывая сдвиг ступицы по радиусу, что приводит к контактной деформации. Из-за этого сферы применения сильно ограничены и в ответственных соединениях не используются.
Тангенциальная шпонка:
Тангенциальная -- широкая грань данной формы направляется по касательной прямой к поверхности цилиндра вала. Затягивание производится ударами по торцам широкой части клина. Такая форма монтируется на вал с сечением более 100 мм.
2. Допуски и посадки шлицевых соединений
Установлены три исполнения впадин шлицевого вала (рис. 2.1):
* исполнение А;
* исполнение В
* исполнение С.
Рис. 2.1 Виды исполнений впадин шлицевого вала
Допуски и посадки шлицевых соединений определяются их назначением и принятой системой центрирования втулки относительно вала (рис. 2.2). Существуют три способа центрирования:
* по внутреннему диаметру;
* по наружному диаметру;
* по боковым поверхностям зубьев.
Рис. 2.2 Способы центрирования шлицевых соединений
При центрировании по внутреннему диаметру валы изготавливаются в исполнении А и С, при центрировании по наружному диаметру и боковым поверхностям в исполнении В.
Выбор того или иного способа зависит от требований, предъявляемых к соединению, его конструкции и технологии изготовления.
Способ центрирования по внутреннему диаметру d используют, когда втулка имеет высокую твердость или подвергается закалке, поэтому ее нельзя обрабатывать протяжкой, а надо шлифовать.
В этом случае возникшие погрешности формы и размера, полученные при термообработке, легко могут быть выбраны шлифованием. Применяют обычно для подвижных соединений -- точное центрирование.
Рис. 2.3 Центрирование по внутреннему диаметру
Способ центрирования по боковым поверхностям зубьев b целесообразно применять при передаче знакопеременных нагрузок больших крутящих моментов, а также реверсивном движении.
Этот метод способствует более равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования. Применяется реже, так как при этом требует точной обработки шлицевого вала и впадин шлицевой втулки, которая может быть обеспечена у вала шлифованием зубьев, а у втулки только протягиванием отверстия. Применяется, если нужна высокая прочность, а точность центрирования не имеет существенного значения, -- например карданные сочленения.
Рис. 2.4 Центрирование по боковым сторонам зубьев
В основу построения допусков и посадок шлицевых соединений положена система, обеспечивающая сокращение дорогостоящего инструмента для обработки шлицевых отверстий -- протяжек. Поэтому посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба строятся по системе отверстия (рис. 2.4).
Рис. 2.5 Поля допусков шлицевых соединений
Отклонение размеров профиля отверстия и вала отсчитываются от номинальных размеров диаметров D и d и ширины зуба b.
Для обеспечения собираемости шлицевых деталей предусматриваются гарантированные зазоры между боковыми сторонами зубьев и впадин, а также между не центрируемыми поверхностями. Эти зазоры компенсируют погрешности профиля и расположения шлицев вала и впадин втулки.
Поля допусков шлицевых соединений с прямобочным профилем располагаются в зависимости от центрирующего элемента.
Шлицевые соединения, как правило, контролируются комплексными проходными калибрами. При этом поэлементный контроль осуществляется непроходными калибрами или измерительными приборами.
В спорных случаях контроль с применением комплексного калибра является решающим.
При использовании комплексных калибров отверстие считается годным, если комплексный калибр-пробка проходит, а диаметры и ширина паза не выходят за у становленные верхние пределы; вал считается годным, если комплексный калибр-кольцо проходит, а диаметры и толщина зуба не выходят за у становленный нижний предел.
Обозначение на чертежах прямобочных шлицевых соединений валов и втулок должно содержать:
* букву, соответствующую поверхности центрирования;
* число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения, вала и втулки;
* символы полей допусков или посадок диаметров, а также размера b, помещенные после соответствующих размеров.
В обозначении можно не указывать допуски нецентрирующих диаметров.