Шпоночный паз: размеры по ГОСТ

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 или фаска s1 x 45°
Свободное соединение Номинальное соединение Плотное соед. Вал t1 Втулка t2
Вал (Н9) Втулка

 

(D10)

Вал (N9) Втулка

 

(JS9)

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
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 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 или фаска s1 x 45°
Вал t1 Втулка t2
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 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

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 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 или фаска s1 x 45°
Вал и втулка (D10) Вал t1 Втулка t2  
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

Ещё статьи по теме: