Что такое шпонка вала

Шпоночное соединение – разновидность соединения, состоящего из шпонки на валу и ступицы. Шпонкой называется деталь, которая соединяет узлы путем установки в пазы. Основной ее функцией является передача вращающего момента между узлами. Существует определенная стандартизация их разновидностей. Шпонка имеет специальные пазы, вырезанные путем фрезерования.

Видео:шпонка разбила коленвал что делать?Скачать

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Видео:Шпоночные соединения Классификация и виды шпонок Достоинства и недостатки шпоночных соединенийСкачать

Виды шпонок

Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:

1. 1. Клиновые. Особый тип, который отличаются углом наклона верхней грани. В общем разделение на виды происходит исходя из классификации шпоночных соединений. Устанавливается в паз с помощью физической силы, ударным методом. Применение такого типа соединения позволяет добиться необходимого напряжения. Нарезанный клин, находясь в пазе, распирает его изнутри. За счет силы прижатия, вал и ступица совместно вращаются.Используется довольно редко, так как ее использование предусматривает индивидуальный подгон. Это можно считать недостатком для массового производства механизмов. Основное назначение — применение в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения.Среди клиновых шпонок выделяют:
      • врезные;
      • на лыске;
      • фрикционные;
      • без головки и с головкой.
   2. Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Производиться методом фрезерования. Широко применяются в производстве, так как просты в изготовлении, не требуют особой точности при нарезании и легко устанавливается. Отличается установкой в боле глубокий паз, в сравнении с аналогами. Глубокий паз не подходит для больших нагрузок, так как значительно снижает прочность вала, поэтому используется при небольших крутящих моментов.На длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
   3. Призматические. Отличаются параллельными гранями, которые устанавливаются в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, поэтому существует вероятность возникновения коррозии в месте соединения. Для исключения коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся обычно со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа рабочей поверхностью считается длина прямых краев. Паз нарезается с помощью фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает крутящий момент на паз ступицы. Данный тип соединения призматической шпонкой часто используется для подвижных соединений, поэтому используют дополнительное крепление с помощью винтов. Как и многие другие типы выполняет функцию предохранителя при смятии и срезе.
   4. Цилиндрические. Штифты в таких шпонках изготавливаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на торце вала, которое высверливается под соответствующие размеры шпонок. Используется в тех случаях, когда ступица устанавливается на конце вала. Требует особого подхода к монтажу шпоночных соединений.Позволяют работать на срез и смятие. Поэтому выбор шпонки производят исходя из прочности на смятие.

Читайте также: Гайка карданного вала газон некст

Исходя из типа посадки выделяются:

1. Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
2. Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.

Видео:Извлечение шпонки из шпонпаза вала.Скачать

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78;
Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели.
Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

Видео:Шпонка коленвала своими руками 139QMB / AF18EСкачать

Достоинства и недостатки

Как и любой тип соединений, шпоночные имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам шпоночных соединений можно отнести простоту большинства типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали выполняется легко и быстро. Благодаря чему они получили широкое применение в машиностроении. Также обеспечивает функцию предохранения.

К недостаткам относиться ослабление ступицы и вала. Оно возникает исходя из повышенного напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который снижает осевую прочность вала.

Чтобы минимизировать недостатки, нужно добиться отсутствия перекоса шпонки в пазе. Для этого нужно обеспечить отсутствие зазора, что делается путем индивидуального изготовления и подгона шпонки. Из-за этого в крупносерийном производстве редко применяют любые разновидности шпоночных соединений. Если добиться отсутствия перекоса не удалось, площадь рабочего контакта уменьшается, в следствие чего степень максимальной нагрузки уменьшается.

Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на высоких скоростях. Это приведет к быстрому износу рабочих деталей. Из-за этого подобное соединение редко применяется для быстровращающихся валов. Для подбора подходящей шпонки лучше использовать таблицу шпоночных соединений.

Читайте также: Сальник заднего коленчатого вала

Видео:Восстанавливаем шпоночный паз (пример на Nissan RB20)Скачать

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Видео:Шпоночная стальСкачать

Заключение

Такой тип соединения отличается простотой и достаточно высокой надежностью, из-за чего получил высокую популярность в промышленности. Разнообразие видов позволяет подобрать оптимальный тип соединения, что позволит добиться высокой эффективности, надежности готовой конструкции и страховку узлов от повреждений при повышении допустимых нагрузок. Подобрав шпонку исходя из соответствующих ГОСТов, можно добиться высокой эффективности работы соединения.

На сегодняшний день можно легко подобрать необходимую деталь, что позволяет быстро сделать монтаж и замену в случае необходимости.

Видео:Как восстановить разбитый шпоночный паз.Скачать

Шпонки

Шпонка представляет собой деталь специальной формы, предназначенная для передачи вращающего момента от вала к ступице шкива или зубчатого колеса и наоборот. Для установки шпонки у вала и у ступицы имеются шпоночные пазы, которые изготавливаются с помощью операций фрезерования или протягивания. Разъемное соединение, включающее в себя шпонку, вал и ступицу, называется шпоночным соединением.

Несомненным плюсом такого типа соединения являются его простота и удобство монтажа, а также невысокая стоимость. Поэтому шпоночные соединения широко распространены в машиностроении. Однако есть и недостатки, ограничивающие применение такого соединения. Шпоночные пазы ослабляют ступицу и вал, уменьшая их поперечное сечение, а также способствуют накоплению в них локальных механический напряжений, что ускоряет наступление процесса усталости стали. Шпоночные соединения не рекомендуется применять при динамических нагрузках.

Читайте также: Крестовина карданного вала укд у 3102 2201025

Шпонки имеют различную форму, которая будет зависеть от условий работы шпоночного соединения.

Призматические шпонки.

Изготавливаются призматические шпонки согласно DIN 6885 (близкий аналог ГОСТ 23360-78) и имеют несколько исполнений по форме.

• DIN6885 Форма А – оба торца скруглены (близкий аналог ГОСТ 23360-78 Исполнение 1)
• DIN 6885 Форма АB – плоский и скругленный торцы (близкий аналог ГОСТ 23360-78 Исполнение 2)
• DIN 6885 Форма B – оба торца плоские (близкий аналог ГОСТ 23360-78 Исполнение 3)

Существуют и другие формы призматических шпонок по стандарту DIN 6885, которые крепятся к валу винтами и называются направляющими. Их применяют, когда ступица перемещается вдоль вала.

Такой вид шпонки является самым универсальным и самым популярным. Рабочими гранями являются боковые грани, которые со временем изнашиваются. Из-за износа шпонку может перекосить, что в дальнейшем негативно скажется на передаче вращающего момента.

Призматическую шпонку можно изготовить и самостоятельно из специальных стальных заготовок разного сечения. Эти заготовки производятся по стандарту DIN 6880, имеют длину 1 метр, а в обиходе их называют шпоночная сталь. Такой подход позволяет значительно упростить процедуру замены изношенной шпонки в условиях производства, так как нет необходимости искать шпонку нужной длины, достаточно отрезать ее от заготовки и обработать.

Так как шпоночное соединение позволяет зубчатому колесу свободно перемещаться вдоль оси вала, то необходимо дополнительно фиксировать ступицу на валу. Для этого применяют многолапчатые стопорные шайбы DIN 5406 и DIN 70952 или стопорные кольца на вал DIN 471.

Сегментные шпонки.

Сегментная шпонка изготавливается по стандарту DIN 6888 (близкий аналог ГОСТ 24071–97).

Основным преимуществом сегментной шпонки является глубина ее шпоночного паза. Глубокая посадка шпонки на вал исключает появление перекоса, который иногда происходит у призматической шпонки. Глубокий паз является также и недостатком сегментных шпонок, т.к. ослабляет вал. Поэтому сегментная шпонка применяется при передаче малого вращающего момента, а также предусматривает использование преимущественно с короткими ступицами и валами малых диаметров.

Клиновые шпонки.

Клиновая шпонка изготавливается по стандарту DIN 6887 (близкий аналог ГОСТ 24068-80)

Отличие клиновой шпонки от призматической и сегментной заключается в том, что рабочими гранями у нее являются не боковые, а верхняя и нижняя грани, одна из которых умеет уклон 1:100. Устанавливается клиновая шпонка забиванием в специальные конусные пазы, таким образом, шпонка работает как клин. Такая фиксация позволяет передавать не только вращающий момент, но и осевую силу, а также ударные нагрузки. Однако, после установки такой шпонки у ступицы образуется небольшое смещение относительно оси вала, из-за чего всё шпоночное соединение будет давать заметное биение. Для точных и ответственных узлов шпоночное соединение с клиновой шпонкой не используют.

Шпонки, изготовленные по стандартам DIN и ГОСТ, производятся чаще всего из стали C45 (аналог Сталь 45). Заготовки для шпонок, выпускаемые по DIN 6880, имеют тот же материал.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-shponka-vala

  🎦 Видео

  Почему срезает шпонку шкива на шестерне коленчатого вала? Ваз.Скачать

  

  Шпоночное или шлицевое. Какое соединение применять на мотобуксировщиках?Скачать

  

  Как нарезать шпоночную канавку за 30 минут. How to cut the veneer groove for 30 minutes.Скачать

  

  Как нарезать шпоночный паз без станков !!!Скачать

  

  Восстановление шпоночного паза, loctite 3478.Скачать

  

  Как извлечь шпонку.Скачать

  

  Восстановление шпоночного паза с помощью угольной щетки.Скачать

  

  3. Конструирование, выбор размеров шпонкиСкачать

  

  шпонка валаСкачать

  

  Фрезеровка шпонки 6*6mm для вала 20mm, что необходимо для фрезерных работ. Фрезер JET jmd 18.Скачать

  

  Шпоночный Паз ДрельюСкачать

  

  Фрезеровка вала под шпонку. Шпоночный пазСкачать

  

  Ремонт питбайка #1 | Восстановление шпоночного паза коленвалаСкачать