Шпонічна сполука - це своєрідний вид стикування двох розбірних деталей. Воно є важливим. У даному випадку з'єднуються деталі із застосуванням допоміжного елемента - шпонки.
Область застосування
У цьому плані все досить-таки просто. Застосовується шпонічне з'єднання для проведення стикування валу і ступиці. А саме для запобігання їх спільному провороту під час передачі крутячого моменту. Також використовують вказані з'єднання, хоча не так широко, для недопущення зсуву плоских деталей. Надалі будемо мати на увазі тільки перший випадок.
Різновиди
Шпонічне з'єднання підрозділюють на кілька груп:
1. Залежно від ступеня рухливості. Це важлива характеристика. У цьому плані розрізняють:
- Рухоме з'єднання. В даному випадку з напрямною або ковзною шпонкою.
- Нерухоме з'єднання.
2. У другій групі розглядають зусилля, яке діє в з'єднанні. Тут виділяють два види:
- Напружені. У такому з'єднанні зусилля створюють під час збирання. Воно існує окремо від самого робочого навантаження.
- Ненапряжені. У такому з "єднанні зусилля створюються лише за наявності робочого навантаження.
3. З'єднання поділяють за виглядом використовуваних шпонок. А саме:
- Призматична.
- Сегментна.
- Циліндрична.
- Клинова.
- Тангенціальна.
Далі охарактеризуємо кожен вид шпонки окремо. Однак спочатку необхідно сказати, що дані деталі в основному виготовляються з якісних, міцних сталей середньовуглецевих: 45, 50, 55. Це достовірний факт. Для того щоб підвищити міцність шпонок, заготовки для їх виготовлення зазвичай піддаються термічній обробці. Вона покращує їх якість.
Призматична шпонка
Ця деталь буває трьох видів. Тобто підрозділюється на напрямні, закладні та ковзні. Через те що призматичні шпонки важко замінювати один одним через індивідуальну підгонку, їх не використовують у великому виробництві. Це є їх головним недоліком. Ще одним мінусом в даному випадку є здатність до перекидання при зносі.
Сегментні шпонки
Цей вид не має таких недоліків, як перші. Тому їх легко застосовувати у виробництві. Але у них є недолік, який не дозволяє їх широко використовувати - це великий переріз валу. Це не дозволяє їх встановлювати на навантажених вигинами ділянках валу.
Циліндричні шпонки
Це ще один важливий вигляд. Застосовуються вони в основному на кінцевих ділянках валу. При їх використанні необхідно, щоб сполучені матеріали не відрізнялися за щільністю і твердістю. Це заважає широко застосовувати цей вид шпонок у великому виробництві.
Тангенційна шпонка
Ця деталь складається з двох частин. Це своєрідний призматичний клин, який має прямокутний поперечний переріз. Встановлюють тангенційні шпонки парами з кутом у 120-180 градусів. Перевагою даних деталей є те, що їх матеріал працює на стиснення, а також тут є найкраща форма відповідного паза щодо концентрації відповідних напружень. Мінусом такої шпонки можна вважати її складний пристрій. Застосовують дані деталі у важкому машинобудуванні.
Шпонки клинові
Вони момент передають з використанням сил тертя.
Плюси зазначеної деталі:
- Шпонічне з'єднання в даному випадку витримує невелике осьове навантаження.
Відзначена хороша робота при дії змінних навантажень.
Не треба використовувати додаткові деталі, які будуть утримувати від осьового переміщення сходинку.
Мінусами цієї шпонки є:
- Складність у розбиранні при ремонті.
- Сильне зміщення від центру ступиці по відношенню осі валу. Це суттєвий факт.
- При наявності малої довжини ступиці можливий її істотний перекіс, а також не виключено осьове бієння деталі, яка закріплюється (шків, зубчасте колесо).
Допуски шпонічних з "єднань
Це визначення є чималозначущим. Для забезпечення якості роботи призначають допуски шпонічних з'єднань. Це важливо знати. Визначає шпонічні з'єднання ГОСТ 2.308-79 "Єдина система конструкторської документації. Зазначення на кресленнях допусків форми та розташування поверхонь ". Це відповідна документальна база.
Числові параметри допусків розташування встановлюють з урахуванням таких співвідношень: Т (пар) = 0,6 Т (ш); Т (сим0) = 4,0 Т (ш).
Де зазначені позначення передбачають:
- Т (ш) - допуск ширини паза шпонічного b.
- Т (пар) - вказаний параметр паралельності.
- Т (сім) - значення допуску симетричності в діаметральному вираженні.
Отримані розрахункові параметри даних визначень наближають до стандартних. Орієнтуються для цього на ГОСТ 24643.
Посадки шпонічних сполук
Точність центрування деталей забезпечується вибором даного параметра. Це важливо враховувати. Поля допусків визначають три типи з'єднань або посадок. Це регулюється стандартами. Далі розглянемо кожен вигляд докладніше.
Вільне з "єднання
Ця посадка застосовується за складних умов складання з однаковими навантаженнями. Використовується для отримання рухомих з'єднань за умови легкого режиму роботи.
Нормальне з'єднання
Характеризується воно як нерухома посадка, що не вимагає частих розбірок. Відрізняється хорошими умовами збірки.
Щільні з "єднання
Визначається вони ймовірністю отримання приблизно незначних однакових натягів у відповідному стикуванні шпонки з обома деталями (їх пазами). Збірку використовують при невеликій кількості реверсних навантажень.
Визначення зазначених з "єднань
Як вже було сказано вище, шпонки в основному виготовляються з якісних і міцних сталей середньовуглецевих (55, 50, 45). Для підвищення міцності даної деталі заготовки для них зазвичай піддаються термічній обробці, яка покращує їх якість.
Коли розробляють шпонічне з'єднання, креслення якого попередньо становлять, то висоту і ширину даної деталі використовують за стандартом ДСТУ 2336-7, враховуючи при цьому діаметр використовуваного валу. В даному випадку нічого немає складного. Довжину шпонки беруть залежно від використовуваної ступиці. Порівнюють це з нормами відповідного стандарту. Правильність вибору певних параметрів шпонки перевіряють, застосовуючи важливий розрахунок шпонічного з'єднання на міцність. У цьому обчисленні немає нічого складного. Наприклад, умовою міцності в даному випадку є наступна формула:
- М = F1/ Асм - [см].
Тут F1 - параметр окружної сили на шкиву (Н). Асм є площею зім'яття (мм ^). Визначається це значення наступною формулою: (0,94h-t1)lp.
В даному випадку lp = l-в є робочою довжиною шпонки з торцями заокругленими. Вимірюється цей параметр у міліметрах. l - це повна шпонічна довжина.
Значення в, h, t1 є стандартними розмірами за ГОСТ 23360 - 78.
[^ см] - параметр напруження, що допускається, на зім'я (Н/мм ^). При використанні чавунної ступиці [^ см] приймається в певній межі: 55... 95 Н/мм.
Робочу довжину шпонки розраховують наступним чином:
lp = 32 - 6 = 26 мм.
Визначення площі зім'яття:
Асм = (0, 94· 6 - 3,5)· 26 = 55,64 мм ^.
Величину F1 приймаємо за отриманими вимірюваннями. У даному випадку F1 = 1200 H.
В результаті цього обчислення розрахункової напруги буде виглядати так:
^ см = 1200/55,64 = 21,56 Н/мм
Це вказує на виконання умови міцності:
^ см = 21,56 < [^ см] (55... 95 Н/мм ^).
Гідності шпонічного з "єднання
Тут вбачається наступне:
- Конструкції надійні і міцні.
- Вони легко збираються і розбираються.
- Низька вартість.
- Їх легко виготовляти.
Недоліки
У цьому плані вбачають наступне:
- Шпонічним пазом послаблюється переріз валу і ступиці.
- У багатьох з'єднаннях спостерігається децентрування. Тобто відносне зміщення осей ступиці і валу наполовину діаметрального зазору.
- У кутах шпонічного паза високий рівень напруги.
