Служат для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот.
Наибольшее распространение получили ненапряженные шпоночные соединения, в которых окружное усилие воспринимается боковыми поверхностями шпонок
Призматические и сегментные шпонки стандартизованы и подбираются по таблицам ГОСТ в зависимости от диаметра вала. Длина шпонок рассчитывается. Материал шпонок — Сталь 45, Сталь 50, для призматических шпонок — чистотянутая по профилю. Как правило, применяют лишь одну шпонку вследствие трудности пригонки нескольких (не более двух)
Расчет ненапряженных шпоночных соединений
Для упрощения расчета предполагается равномерная эпюра распределения нагрузок на боковую поверхность шпонки (хотя в действительности она неравномерна).
Шпонки рассчитываются на смятие и срез от действующего по диаметру вала окружного усилия
где h, b, l — высота, ширина и длина шпонки;
[σ]см, [τ] — допускаемые напряжения смятия и среза
Длина шпонки выбирается по более опасному напряженному состоянию
Соединения шпоночные с призматическими шпонками по ГОСТ 23360
Основные размеры шпонок и сечений пазов
| Диаметр вала d, мм | Ширина шпонки b | Высота шпонки h | Радиус закругления или фаска Sх45° | Глубина паза вала t1 | Глубина паза ступицы t2 |
|---|---|---|---|---|---|
| св. 12 до 17 | 5 | 5 | 0,16 — 0,25 | 3,0 | 2,3 |
| св. 17 до 22 | 6 | 6 | 0,16 — 0,25 | 3,5 | 2,8 |
| св. 22 до 30 | 8 | 7 | 0,16 — 0,25 | 4,0 | 3,3 |
| св. 30 до 38 | 10 | 8 | 0,25 — 0,4 | 5,0 | 3,3 |
| св. 38 до 44 | 12 | 8 | 0,25 — 0,4 | 5,0 | 3,3 |
| св. 44 до 50 | 14 | 9 | 0,25 — 0,4 | 5,5 | 3,8 |
| св. 50 до 58 | 16 | 10 | 0,25 — 0,4 | 6,0 | 4,3 |
| св. 58 до 65 | 18 | 11 | 0,25 — 0,4 | 7,0 | 4,4 |
| св.65 до 75 | 20 | 12 | 0,4 — 0,6 | 7,5 | 4,9 |
| св. 75 до 85 | 22 | 14 | 0,4 — 0,6 | 9,0 | 5,4 |
| св. 85 до 95 | 25 | 14 | 0,4 — 0,6 | 9,0 | 5,4 |
| св. 95 до 110 | 28 | 16 | 0,4 — 0,6 | 10,0 | 6,4 |
| св. 119 до 130 | 32 | 18 | 0,4 — 0,6 | 11,0 | 7,4 |
Ряд длин шпонок: 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, 280
Пример условного обозначения шпонки исполнения 1 по ГОСТ 23360-78 b = 18мм, h = 11мм, l = 70мм:
Шпонка 18×11×70 ГОСТ 23360-78
То же, исполнение 2:
Шпонка 2-18×11×70 ГОСТ 23360-78
Соединения шпоночные с сегментными шпонками по ГОСТ 24071
| Диаметр вала d, мм | Сечение шпонки bxhxD | Длина шпонки l | Глубина паза вала t1 | Глубина паза ступицы t2 | r или Sх45° | r1 или S1х45° |
|---|---|---|---|---|---|---|
| св. 12 до 14 | 4х6; 5х16 | 15,7 | 5,0 | 1,8 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св.14 до 16 | 4х7; 5х19 | 18,6 | 6,0 | 1,8 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 16 до 18 | 5х6; 5х16 | 15,7 | 4,5 | 2,3 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 18 до 20 | 5х7; 5х19 | 18,6 | 5,5 | 2,3 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 20 до 22 | 5х9х22 | 21,6 | 7,0 | 2,3 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 22 до 25 | 6х9х22 | 21,6 | 6,5 | 2,8 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 25 до 28 | 6х10х25 | 24,6 | 7,5 | 2,8 | 0,25 — 0,4 | 0,16 — 0,25 |
| св. 28 до 32 | 8х11х28 | 27,3 | 8,0 | 3,3 | 0,4 — 0,6 | 0,25 — 0,4 |
| св. 32 до 38 | 10х13х32 | 31,4 | 10,0 | 3,3 | 0,4 — 0,6 | 0,25 — 0,4 |
| св. 38 до 44 | 12х19х65 | 59,1 | 16,0 | 3,3 | 0,4 — 0,6 | 0,25 — 0,4 |
Пример условного обозначения шпонки исполнения 1 по ГОСТ 24071-80 сечением b × h = 5 × 6,5 мм :
Шпонка 5×6,5 ГОСТ 24071-80
То же, исполнения 2 сечением b х h1 = 5 х 5,2 мм
Шпонка 2-5×5,2 ГОСТ 24071-80
Соединения шпоночные
ШПОНКИ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ
( ГОСТ 23360-78 )
Данный ГОСТ 23360-78 соответствует DIN 6885 в диапазоне диаметров 6-130 мм
Описание распространяется на шпоночные соединения с призматическими шпонками и устанавливает размеры и предельные отклонения размеров призматических шпонок и соответствующих им шпоночных пазов на валах и во втулках.
Размеры шпонок в зависимости от диаметра вала
Варианты исполнения шпонок
Ряд длин шпонок: 6, 8, 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, 280, 320, 360, 400, 450, 500
шпонка исполнения 1: Шпонка BxHxL ГОСТ 23360-78.
шпонка исполнения 2: Шпонка 2-BxHxL ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок — сталь чисто тянутая для шпонок по ГОСТ 8787-68. Допускается применять другую сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа (60 кг/мм 2 ).
Предельные отклонения пазов должны соответствовать указанным в таблице:
Примечания:
1. Допускаются для ширины паза и втулки любые сочетания полей допусков, указанных в таблице.
2. Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения размера ширины паза вала Н11, если это не влияет на работоспособность соединения.
3. В ответственных шпоночных соединениях сопряжения дна паза с боковыми сторонами выполняются по радиусу, величина и предельные отклонения которого должны указываться на рабочем чертеже.
4. 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.
Полное описание данных шпонок можно найти в ГОСТ 23360-78 «Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки».
ГОСТ 10748-79 — «Соединения шпоночные с призматическими высокими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»
ГОСТ 8790-79 — «Соединения шпоночные с призматическими направляющими шпонками с креплением на валу. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки»
ГОСТ 12208-66 — «Приспособления станочные. Шпонки призматические скользящие сборные. Конструкция»
ГОСТ 24071-97 — «Сегментные шпонки и шпоночные пазы»
