Шпоночный паз: размеры по ГОСТ

Обновлено 10 октября 2020 г.

Как средство для передачи вращения шпонка используется повсеместно. На первый взгляд здесь нет ничего сложного: вырезал шпоночный паз, вставили, узел готов. Почему шпоночное соединение, несмотря на довольно устаревшую технологию, не потеряло своей актуальности?

шпоночный паз

Шпоночные соединения

Шпонка представляет собой некую деталь, являющуюся промежуточным звеном для передачи вращательного момента вала ступице. Данный процесс осуществляется за счет образования напряжения смятия шпоночных пазов. Именно по этой причине шпоночные соединения относят к группе жесткого способа передачи вращения.

В большинстве случаев шпонками пользуются в низко нагруженных изделиях. Преимущественно для деталей мелкой серии. Происходит это из-за малой несущей нагрузки шпонок, причина которой кроется в наличии следующих недостатков:

Шпоночные пазы уменьшают поперечную площадь вала, что отрицательно влияет на его прочностные характеристики. Особенно это имеет сильный эффект на пустотелых валах с отношением внутреннего и наружного радиусов 0,6. Изготовление шпоночных пазов в таких условиях является неприемлемым.
Форма паза отличается резкими переходами, что служит причиной образования концентраторов напряжения. Все это заметно снижает устойчивость соединения к циклическим нагрузкам.
Достаточно низкая технологичность.

Несмотря на все вышеуказанные недочеты шпонки все равно активно применяются в отраслях машиностроения из-за упрощенной конструкции и низкой стоимости. Но на массовом и крупносерийном производстве высоко ответственных деталей шпонки уступили более совершенным во всех планах шлицевым соединениям.

Виды шпонок

Современное производство предоставляет свыше 20 наименований разного рода.. Но среди них выделяют следующие наиболее применяемые типы в машиностроении:

Клиновые - используются на концевых установках и являются разновидностью забивных шпонок. Такое шпоночное соединение применяют при диаметре вала от 100 мм. В настоящее время встречаются крайне редко. Причина этого кроется в высокой вероятности перетяжки узла и смещении соосности ступицы и вала под воздействием одностороннего усилия. А также затрудненное извлечение шпонок.
Призматические. Размеры паза регулируются ГОСТ 23360-78. Они наиболее востребованы в промышленности из-за оптимального соотношения прочности и технологичности. Существует две их разновидности: врезные и закладные. Врезные шпонки устанавливаются с натягом, а закладные с небольшим зазором.
Направляющие шпонки. От призматических их отличает наличие отверстий под крепеж на валу. Помимо передачи вращения они служат элементом для направления деталей.
Сегментные шпонки выделяются среди остальных повышенной технологичностью вырезания пазов. Пазы изготавливают с помощью дисковых фрез, что обеспечивает им большее значение точности и производительности. Крепеж шпонок на валах также отличается более высокой устойчивостью из-за более глубокого врезания в их поверхность. Однако одновременно все эти достоинства являются причиной существенного ослабления вала. Это обстоятельство наряду с небольшой длиной паза приводит к появлению повышенных напряжений, которые и ограничивают использование шпонок малонагруженными изделиями.

Стоит отметить, что шпоночные пазы изготавливаются методом фрезерования, долбления протяжки. Наиболее распространено их получение пальчиковой фрезой, поскольку этот способ обеспечивает относительно благоприятное распределение напряжение и приемлемую технологичность.

Материал

Для шпонок наиболее подходят стали с содержанием углерода свыше 0,4%. Именно такой состав обеспечивает необходимое значение износостойкости, прочности и твердости. Сюда относятся конструкционные стали марок 45 и 50, а также сталь обыкновенного качества Ст.6.

Применение более дорогих аналогов стальных сплавов не имеет смысла, поскольку повышенная жесткость шпонки увеличивает вероятности пазов валов и ступицы. Для улучшения условий передачи вращения куда выгодней воспользоваться другими более оптимальными.

Маркировка

Обозначение шпоночного крепления вала на ступице покажем на примерах. Шпонка призматическая с шириной 18 мм, высотой 11 мм и длиной 50 мм маркируется:

Шпонка 18х11х50 ГОСТ 8789-68

Стоит заметить, что посадочные размеры пазов отличаются. Их значения находятся в соответствующих стандартах шпоночных соединений.

рисунок 1

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала d	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз											Длина l мм
		Ширина b					Глубина				Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°
		Свободное соединение		Номинальное соединение		Плотное соед.	Вал t₁		Втулка t₂
		Вал (Н9)	Втулка (D10)	Вал (N9)	Втулка (J_S9)	Вал и втулка (Р9)	Ном..		Ном.	Пред. откл.	не более	не менее
Cв.12 до 17 » 17 » 22	5×5 6×6	+0,030	+0,078 +0,030	0 -0,030	±0,015	-0,012 -0,042	3,0 3,5	+0,1 0	2,3 2,8	+0,1 0	0,25 0,25	0,16 0,16	10-56 14-70
Св. 22 до 30 » 30 » 38	8×7	+0,036	+0,098 +0,040	0 -0,036	±0,018	-0,015 -0,051	4,0 5,0	+0,2 0	3,3 3,3	+0,2 0	0,25 0,4	0,16 0,25	18-90
	10×8												22-110
Св. 38 до 44 » 44 » 50 » 50 » 58 » 58 » 65	12×8	+0,043	+0,120 +0,050	0 -0,043	±0,021	-0,018 -0,061	5,0		3,3		0,4	0,25	28-140
	14×9						5,5		3,8				36-160
	16×10						6,0		4,3				45-180
	18×11						7,0		4,4				50-200
Св. 65 до 75 » 75 » 85 » 85 » 95	20×12	+0,052	+0,149 +0,065	0 -0,052	±0,026	-0,022 -0,074	7,5		4,9		0,6	0,4	56-220
	22×14						9,0		5,4				63-250
	24×14						9,0		5,4				70-280

Таблица 2. Предельные отклонения размеров (d + t₁) и (d + t₂).

Высота шпонок	Предельное отклонение размеров
Высота шпонок	d + t₁	d + t₂
От 2 до 6	0 -0,1	+0,1 0
Св. 6 до 18	0 -0,2	+0,2 0
Св. 18 до 50	0 -0,3	+0,3 0

рисунок 2

Таблица 3. Размеры призматических шпонок с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°		Диаметр d0	Длина l2	Длина l (h14)		Винты по ГОСТ 1491-80
		не менее	не более			от	до
8	7	0 25	0,40	М3	7	25	90	М3×8
10	8	0,40	0,60		8	25	110	М3×10
12				М4	10	28	140	М4×10
14	9			М5		36	160	М5×12
16	10			М6	11	45	180	М6×14
18	11					50	200
20	12	0,60	0,80			56	220
22	14			М8	16	63	250	М8×20
25						70	280
28	16					80	320
32	18			М10	18	90	360	М10×25
36	20	1,00	1,20			100	400
40	22			М12	22	100	400	М12×30
45	25					125	450

рисунок 3

Таблица 4. Размеры и предельные отклонения сегментных шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 8786-68.

Диаметр вала d		Размеры шпонки b×h×D	Шпоночный паз
Передающих вращающий момент	Фиксирующих элементы		Ширина b	Глубина				Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°
				Вал t1		Втулка t2		Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°
				Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 3 до 4 Св. 4 » 5	От 3 до 4 Св. 4 » 6	1×1,4×4 1,5×2,6×7	1,0 1,5	1,0 2,0	+0,1 0	0,6 0,8	+0,1 0	0,08	0,16
Св. 5 » 6 » 6 » 7	Св. 6 » 8 » 8 » 10	2×2,6×7 2×3,7×10	2,0	1,8 2,9		1,0 1,0
Св. 7 до 8	Св. 10 до 12	2,5×3,7×10	2,5	2,7		1,2
Св. 8 до 10 » 10 » 12	Св. 12 до 15 » 15 » 18	3×5×13 3×6,5×16	3,0	3,8 5,3	+0,2 0	1,4 1,4
Св. 12 до 14 » 14 » 16	Св. 18 до 20 » 20 » 22	4×6,5×16 4×7,5×19	4,0	5,0 6,0		1,8 1,8		0,16	0,25
Св. 16 до 18 » 18 » 20	Св. 22 до 25 » 25 » 28	5×6,5×16 5×7,5×19	5,0	4,5 5,5		2,3 2,3
Св. 20 до 22	Св. 28 до 32	5×9×22	5,0	7,0	+0,3 0	2,3
Св. 22 до 25 » 25 » 28	Св. 32 до 36 » 36 » 40	6×9×22 6×10×25	6,0	6,5 7,5		2,8 2,8
Св. 28 до 32	Св. 40	8×11×28	8,0	8,0		3,3	+0,2 0	0,25	0,40
Св. 32 до 38	Св. 40	10×13×32	10,0	10,0		3,3	+0,2 0	0,25	0,40

рисунок 4

Таблица 5.1 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Ширина b (h9)	Высота h (h11)	Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°		Длина l (h14)		Высота шпоночной головки
		не менее*	не более	от	до
2	2	0,16	0,25	6	20	—
3	3			6	36	—
4	4			8	45	7
5	5	0,25	0,40	10	56	8
6	6			14	70	10
8	7			18	90	11
10	8	0,40	0,60	22	110	12
12	8			28	140	12
14	9			36	160	14
16	10			45	180	16
18	11			50	200	18
20	12	0,60	0,80	56	220	20
22	14			63	250	22
25	14			70	280	22
28	16			80	320	25
32	18			90	360	28
36	20	1,00	1,20	100	400	32
40	22			100	400	36
45	25			110	450	40
50	28			125	500	45
56	32	1,60	2,00	140	500	50
63	32			160	500	50
70	36			180	500	56
80	40	2,50	3,00	200	500	63
90	45			220	500	70
100	50			250	500	80

Таблица 5.2 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Диаметр вала	Сечение шпонки bхh	Шпоночный паз
		Ширина b	Глубина				Радиус закругления r или фаска s₁ x 45°
		Вал и втулка (D10)	Вал t1		Втулка t2
		Вал и втулка (D10)	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	не менее	не более
От 6 до 8	2х2	2	1,2	+0,1 0	0,5	+0,1 0	0,08	0,16
Св. 8 до 10	3х3	3	1,8		0,9
Св. 10 до 12	4х4	4	2,5		1,2
Св. 12 до 17	5х5	5	3,0		1,7		0,16	0,25
Св. 17 до 22	6х6	6	3,5		2,2
Св. 22 до 30	8х7	8	4,0	+0,2 0	2,4	+0,2 0
Св. 30 до 38	10х8	10	5,0		2,4		0,25	0,40
Св. 38 до 44	12х8	12	5,0		2,4
Св. 44 до 50	14х9	14	5,5		2,9
Св. 50 до 58	16х10	16	6		3,4
Св. 58 до 65	18х11	18	7		3,4
Св. 65 до 75	20х12	20	7,5		3,9		0,40	0,60
Св. 75 до 85	22х14	22	9		4,4
Св. 85 до 95	25х14	25	9		4,4
Св. 95 до 110	28х16	28	10		5,4
Св. 110 до 130	32х18	32	11		6,4
Св. 130 до 150	36х20	36	12	+0,3 0	7,1	+0,3 0	0,70	1,00
Св. 150 до 170	40х22	40	13		8,1
Св. 170 до 200	45х25	45	15		9,1
Св. 200 до 230	50х28	50	17		10,1
Св. 230 до 260	56х32	56	20		11,1		1,20	1,60
Св. 260 до 290	63х32	63	20		11,1
Св. 290 до 330	70х36	70	22		13,1
Св. 330 до 380	80х40	80	25		14,1		2,00	2,50
Св. 380 до 440	90х45	90	28		16,1
Св. 440 до 500	100х50	100	31		18,1

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

Шпоночный паз: размеры по ГОСТ

Шпоночные соединения

Виды шпонок

Материал

Маркировка

Ещё статьи по теме: