3 Выбор посадок для шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой, в котором использован дополнительный конструктивный элемент (шпонка), предназначенный для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом или со шкивом, неподвижных по отношению друг к другу.

Для соединения зубчатого колеса с валом выбираем призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78, так как она получила наибольшее распространение.

Так как к заданному узлу не предъявляются особые требования, связанные с вращением, то выбираем для посадки шпонки нормальное соединение.

Выбираем номинальные размеры шпоночного соединения в зависимости от диаметра вала d=28 мм:

• ширина шпонки – b=3 мм;

• высота шпонки – h= 3 мм;

• длина шпонки – l=28 мм;

• глубина паза вала –t₁=1,8^+0,1 мм (ГОСТ 23360);

• глубина паза втулки – t₂=1,4^+0,1 мм (ГОСТ 23360).

Выбираем посадки (ГОСТ 23360-78):

• для соединения паз вала – шпонка:3N9/h9 ;

• для соединения паз ступицы – шпонка:3J_s9/h9;

• для соединения паз вала – шпонка(по длине): 28H15/h14

Строим схему полей допусков для паза вала.

Расчёт посадки 3N9.

Определяем допуски отверстия T_D :

T_D= 25мкм

Определяем значения основных отклонений отверстия:

ES=-4мкм

EI= ES- IT= -4-25=-29мкм

Определяем предельные размеры сопрягаемых деталей по формулам:

D_max = D_ном + ES = 3 -0.004 = 2.996 мм;

D_mix = D_ном + EI = 3 -0.029 = 2.971 мм;

Строим схему полей допусков для шпонки (по ширине).

Расчёт посадки 3h9.

Определяем допуски вала :

T_D= 30мкм

Определяем значения основных отклонений вала:

ei= es – T_D= 0 – 30= - 30мкм

Определяем предельные размеры сопрягаемых деталей по формулам:

h_max = h_ном + es = 3 +0 = 3 мм;

h_mix = h_ном + ei = 3 -0.030 = 2.97 мм;

Строим схему полей допусков для паза ступицы. Расчёт посадки 3J_s9.

Определяем допуски отверстия T_{d отв} :

T_D= 25мкм

Определяем значения основных отклонений отверстия:

EI= -12мкм

Определяем предельные размеры сопрягаемых деталей по формулам:

D_max = D_ном + ES = 3 +0.12 = 3.012 мм;

D_min = D_ном + EI = 3 -0.012 = 2.988 мм;

Рассчитываем табличные зазоры (натяги) по размеру b:

соединение шпонки 3h9 с пазом вала 3N9:

N_max = d_max - D_min = 3 - 2.971 = 0.029 мм;

S_max = D_max - d_min = 2.996 -2.975 = 0.021 мм;

соединение шпонки 3h9 с пазом ступицы 3J_s9

N_max = d_max – D_min = 3 – 2.988 = 0.012 мм;

S_max = D_max – d_min = 3.012 – 2.975 = 0.031 мм;

Построим схему расположения полей допусков ширины шпоночного

Рисунок 5 – Схема расположения полей допусков ширины

шпоночного соединения

Определим предельные зазоры для шпоночного соединения по высоте шпонки h:

• глубина паза вала

t₁ = 1.8^0.1 мм (ГОСТ 23360);

Следовательно:

t_1max = 1.9 мм;

t_1min = 1.8 мм;

высота шпонки

h = 3h9;

h_max = 3 мм;

h_min = 2.97 мм;

глубина паза втулки

t₂ = 1.4^0.1 мм (ГОСТ 23360);

t_2max = 1.5 мм;

t_2min = 1.4 мм.

Тогда

S_max = t_1max + t_2max – h_min = 1.9 + 1.5 – 2.97 = 0.43 мм;

S_min = t_1min + t_2min – h_max = 1.8 + 1.4 – 3 = 0.2 мм.

По длине шпонки l = 28 мм:

длина шпонки

l = 28h14 (ГОСТ 23360);

l_max = 28 мм;

l_min = 27.48 мм (ГОСТ 25346);

длина паза вала

L = 28 Н15 (ГОСТ 23360);

L_max = 28.84 мм;

L_min = 28 мм (ГОСТ 25346);

S_max = L_max – l_min = 28.84 – 27.48 = 1,36 мм;

N_max = d_max – d_min = 28 – 28 = 0,000 мм.

Построим схему расположения полей допусков (рисунок 6) :

Рисунок 6 – Схема расположения полей допусков длины

шпоночного соединения.

;