Шпонки и шпоночные пазы в редукторах. Типы и назначение.
Изготовить общепромышленный редуктор, как, впрочем, и любое другое оборудование, без шпонок и шпоночных пазов невозможно. Основное назначение шпоночных соединений – передача вращения и тяги от вала к ступице или втулке и наоборот. Немаловажная функция, про которую мало упоминается в каталогах – шпонка является своеобразным предохранителем в редукторе. При критической нагрузке должна разрушаться именно шпонка, а не более дорогостоящие детали и узлы механизма.
В промышленности существует множество различных типов шпонок и шпоночных соединений – призматические, сегментные, клиновые, цилиндрические и пр. Их размеры и допускаемые отклонения регламентируются следующими стандартами:
- ГОСТ 24071-97 – сегментные шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 24068-80 – клиновые шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 23360-78 – призматические шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 10748-79 – призматические высокие шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 24069-80 – тангенциальные нормальные шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 12207-79 – цилиндрические шпоночные пазы и шпонки;
- ГОСТ 8790-79 – призматические шпоночные пазы и шпонки с креплением на валу.
Однако в редукторостроении наибольшее распространение получили призматические и сегментные шпонки. Их мы и рассмотрим.
Размеры призматических шпонок и шпоночных пазов в зависимости от длины вала по ГОСТ 23360-78
 |
| Диаметр вала, D |
Сечение шпонки, b x h |
Глубина паза |
Длина шпонки, l |
Радиус закругления |
Фаска |
| на валу, t1 |
на втулке, t2 |
Шпоночного паза, r1 |
Шпонки, r |
Шпоночного паза, с1 |
Шпонки, с |
| от 6 до 8 |
2 x 2 |
1,2 |
1 |
6 - 20 |
0,08 |
0,16 |
0,16 |
0,25 |
| свыше 8 до 10 |
3 x 3 |
1,8 |
1,4 |
6 - 36 |
| свыше 10 до 12 |
4 x 4 |
2,5 |
1,8 |
8 - 45 |
| свыше 12 до 17 |
5 x 5 |
3 |
2,3 |
10 - 56 |
0,16 |
0,25 |
0,25 |
0,4 |
| свыше 17 до 22 |
6 x 6 |
3,5 |
2,8 |
14 - 70 |
| свыше 22 до 30 |
8 x 7 |
4 |
3,3 |
18 - 90 |
| свыше 30 до 38 |
10 x 8 |
5 |
3,3 |
22 - 110 |
0,25 |
0,4 |
0,4 |
0,6 |
| свыше 38 до 44 |
12 x 8 |
5 |
3,3 |
28 - 140 |
| свыше 44 до 50 |
14 x 9 |
5,5 |
3,8 |
36 - 160 |
| свыше 50 до 58 |
16 x 10 |
6 |
4,3 |
45 - 180 |
| свыше 58 до 65 |
18 x 11 |
7 |
4,4 |
50 - 200 |
| свыше 65 до 75 |
20 x 12 |
7,5 |
4,9 |
56 - 200 |
0,4 |
0,6 |
0,4 |
0,6 |
| свыше 75 до 85 |
22 x 14 |
9 |
5,4 |
63 - 250 |
| свыше 85 до 95 |
25 x 14 |
9 |
5,4 |
70 - 280 |
| св. 95 до 110 |
28 x 16 |
10 |
6,4 |
80 - 320 |
| св. 110 до 130 |
32 x 18 |
11 |
7,4 |
90 - 360 |
| св. 130 до 150 |
36 x 20 |
12 |
8,4 |
100 - 400 |
0,7 |
1 |
0,7 |
1 |
| св. 150 до 170 |
40 x 22 |
13 |
9,4 |
100 - 400 |
| св. 170 до 200 |
45 x 25 |
15 |
10,4 |
110 - 450 |
| св. 200 до 230 |
50 x 28 |
17 |
11,4 |
125 - 500 |
| св. 230 до 260 |
56 x 32 |
20 |
12,4 |
140 - 500 |
1,2 |
1,6 |
1,2 |
1,6 |
| св. 260 до 290 |
63 x 32 |
20 |
12,4 |
160 - 500 |
| св. 290 до 330 |
70 x 36 |
22 |
14,4 |
180 - 500 |
| св. 330 до 380 |
80 x 40 |
25 |
15,4 |
200 - 500 |
2 |
2,5 |
2 |
2,5 |
| св. 380 до 440 |
90 x 45 |
28 |
17,4 |
220 - 500 |
| св. 440 до 500 |
100 x 50 |
31 |
19,5 |
250 - 500 |
Примечания:
- Допускаются для ширины паза и втулки любые сочетания полей допусков, указанных в таблице.
- Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения размера ширины паза вала Н11, если это не влияет на работоспособность соединения.
- В ответственных шпоночных соединениях сопряжение дна паза с боковыми сторонами выполняются по радиусу, величина и предельные отклонения которого должны указываться на рабочем чертеже.
- Допускается в обоснованных случаях (пустотелые и ступенчатые валы, передачи пониженных вращающих моментов и т.п .) применять меньшие размеры сечений стандартных шпонок на валах больших диаметров, за исключением выходных концов валов.
- Длину l (мм) призматической шпонки выбирают из ряда в указанных пределах: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280мм.
- Поле допуска на ширину шпонки b h9, на высоту шпонки h11 (h9 до 6 мм), на длину шпонки h14.
Пример обозначения шпонки
исполнение 1, размеры b=18 мм, h=11 мм и l=100 мм:
Шпонка 18x11x100 ГОСТ 23360-78
То же исполнения 2:
Шпонка 2-18x11x100 ГОСТ 23360-78
Материал шпонок - сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа.
Предельные отклонения размеров (d + t1) и (d + t2)
| Высота, мм |
Предельное отклонение размеров шпонки, мм |
| d + t1 |
d + t2 |
| От 2 до 6 |
0
-0,1 |
0,1
0 |
| Свыше 6 до 18 |
0
-0,2 |
0,2
0 |
| Свыше 18 до 50 |
0
-0,3 |
0,3
0 |
Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80), мм
|
|
| Диаметр вала, D |
Шпонка* |
Шпоночный паз |
| b |
h |
d |
c или r |
Вал t1 |
Втулка t2 |
c1 или r1 |
| От 5 до 6 |
2,0 |
2,6 |
10 |
0,16 - 0,25 |
1,8 |
1,0 |
0,008 - 0,16 |
| Свыше 6 до 7 |
2,0 |
3,7 |
10 |
2,9 |
1,0 |
| Свыше 7 до 8 |
2,5 |
3,7 |
10 |
2,7 |
1,2 |
| Свыше 8 до 10 |
3 |
5 |
13 |
3,8 |
1,4 |
| Свыше 10 до 12 |
3 |
6,5 |
16 |
5,3 |
1,4 |
| Свыше 12 до 14 |
4 |
6,5 |
16 |
0,25 - 0,4 |
5,0 |
1,8 |
0,16 - 0,25 |
| Свыше 14 до 16 |
4 |
7,5 |
19 |
6,0 |
1,8 |
| Свыше16 до 18 |
5 |
6,5 |
16 |
4,5 |
2,3 |
| Свыше 18 до 20 |
5 |
7,5 |
19 |
5,5 |
2,3 |
| Свыше 20 до 22 |
5 |
9 |
22 |
7,0 |
2,3 |
| Свыше 22 до 25 |
6 |
9 |
22 |
6,5 |
2,8 |
| Свыше 25 до 28 |
6 |
10 |
25 |
7,5 |
2,8 |
| Свыше 28 до 32 |
8 |
11 |
28 |
0,4 - 0,6 |
8,0 |
3,3 |
0,25 - 0,4 |
| Свыше 32 до 38 |
10 |
13 |
32 |
10 |
3,3 |
*Шпонки предназначены для передачи крутящего момента.
Примеры условного обозначения:
сегментная шпонка исполнения 1 для вала диаметром d = 30 мм:
Шпонка 8×11 ГОСТ 24071-80;
то же исполнения 2:
Шпонка 2−8×11 ГОСТ 24071-80
