Что такое шпонка для чего нужна, где используется в строительстве? Что такое шпоночное соединение?
Шпонка что это такое, где используется в строительстве зачем нужна шпонка.
комментировать
в избранное бонус
alian aviol et [5.1K]
3 года назад
Шпонка является деталью, соединяющей узлы механизмов путем установки в пазы. А шпоночное соединение – это вид соединения, который состоит из шпонки на валу и ступицы. Из вкратце данного объяснения понятно, для чего нужна шпонка.
Паз под шпонку напоминает клин. Данный тип соединения позволяет ступице и валу относительно оси друг друга не проворачиваться. Это обеспечивает высокий КПД при передаче усилия фиксированному положению ступицы к валу со шпонкой.
Наиболее частые сферы применения шпоночных соединений – это машиностроение, строительство станков, автомобилей и прочих механизмов, требующих повышенной надежности фиксации деталей.
Шпонка в механизмах машин выступает в роли предохранителя в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. И если и происходит срез шпонки, она все же поглощает и снимает чрезмерную нагрузку с вала и ступицы.
Выделим главные пункты, для чего нужна шпонка:
• Обеспечение безопасности соединяемых узлов при повышенных нагрузках;
• Предупреждение проворачивания узла и ступицы;
• Шпоночное соединение по надежности превышает аналоги при фиксации вала с деталями;
• Высокий уровень фиксации отдельных элементов механического узла.
Что надо знать о шпонках
Шпонка – это деталь, которая используется в соединениях, включающих вал и ступицу. Благодаря шпонке детали соединяются надежно и не смещаются в сторону. Это дает возможность для передачи момента вращения от ступицы к валу либо в обратную сторону. Предприятия производят шпонки разных видов, основываясь на требованиях ГОСТа.
Характеристики и области применения
Шпонка устанавливается в пазах деталей. При ее производстве используется сталь высокой прочности. Благодаря этому она не срезается даже от больших нагрузок. Конфигурацию элемента подбирают индивидуально. Самой распространенной формой является прямоугольный параллелепипед либо полусфера.
Также шпонка может защищать узел от чересчур высоких нагрузок. Если усилие слишком большое, происходит выход детали из строя, благодаря чему обеспечивается защита механизма от перегрузок.
Шпонки нашли применение в разных сферах. Автомобили, станки, бытовая техника, специальные механизмы – их производство и сборка не обходятся без этого изделия. Нередко их используют в блоках с ременным или шестеренчатым приводом. Автомобильные силовые агрегаты и трансмиссия – это места, в которых шпонка тоже применяется.
Классификация
В зависимости от формы изделие может относиться к нескольким группам. Это дает возможность использовать их в разных устройствах. Шпонки могут быть:
- Клиновыми. Они вбиваются в пазы. Подобный вид подходит для соединений, испытывающих незначительную нагрузку. В этом случае вращающий момент передается шкиву либо ступице.
- Сегментными. Делаются в виде полусфер. Чтобы установить такую шпонку, требуется обустройство глубокого паза подходящей формы. Если прорезь у изделия большая, вал становится менее устойчивым к механическим нагрузкам.
- Призматическими. Их выпускают в виде прямоугольных параллелепипедов. С их помощью получают соединения, которые передают вращающий момент. Наибольшая нагрузка испытывается боковыми поверхностями. Как и остальные виды шпонок, призматические защищают устройства от перегрузок. Изделие этой разновидности нуждается в идеальной подгонке габаритов.
- Цилиндрическими. Нужны в том случае, если шкив расположен на конце детали. Заводы выпускают изделия этого вида цилиндрической конфигурации. Отверстия в них высверливаются.
Используемый материал
Предприятия при изготовлении шпонок используют специальную чистотянутую сталь (госстандарт 8787-68). Чаще всего берется стальной сплав 45. Этот материал придает детали высокую прочность.
Иногда используется марка 50. Подобная углеродистая сталь дает возможность выпускать еще более прочные изделия. Их ставят в механизмах, испытывающих самые высокие нагрузки.
Мебельные компании и предприятия, выпускающие бытовую технику, пользуются полимерными и деревянными шпонками. Их допустимо применять в соединениях с маленькими нагрузками. Если превысить допустимый вращающий момент, заготовка из пластика ломается. Располагая подходящим материалом, есть возможность изготовить шпонку несложной формы своими силами.
Сильные стороны
Главный плюс шпонки в том, что она надежно фиксирует комплектующие друг с другом. А еще этот элемент:
- просто монтируется;
- не допускает того, чтобы детали устройства проворачивались;
- обеспечивает защиту узла от перегрузок.
Перед тем как производить замену шпонки, нужно подобрать изделие такой же формы. Только в этом случае получится надежно соединить детали. Если установить шпонку, которая плохо вписывается в паз, узел выйдет из строя.
Таблица размеров стальных призматических шпонок
| Ширина (мм) | Высота (мм) | Размер фаски, не более (мм) | Размер фаски, не менее (мм) | Длина (мм) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 2 | 0.25 | 0.16 | от 6 до 20 |
| 3 | 3 | 0.25 | 0.16 | от 6 до 36 |
| 4 | 4 | 0.25 | 0.16 | от 8 до 45 |
| 5 | 5 | 0.40 | 0.25 | от 10 до 56 |
| 6 | 6 | 0.40 | 0.25 | от 14 до 70 |
| 7 | 7 | 0.40 | 0.25 | от 16 до 63 |
| 8 | 7 | 0.40 | 0.25 | от 18 до 90 |
| 10 | 8 | 0.60 | 0.40 | от 22 до 110 |
| 12 | 8 | 0.60 | 0.40 | от 28 до 140 |
| 14 | 9 | 0.60 | 0.40 | от 36 до 160 |
| 16 | 10 | 0.60 | 0.40 | от 45 до 180 |
| 18 | 11 | 0.60 | 0.40 | от 50 до 200 |
| 20 | 12 | 0.80 | 0.60 | от 56 до 220 |
| 22 | 14 | 0.80 | 0.60 | от 63 до 250 |
| 24 | 14 | 0.80 | 0.60 | от 63 до 250 |
| 25 | 14 | 0.80 | 0.60 | от 70 до 280 |
| 28 | 16 | 0.80 | 0.60 | от 80 до 320 |
| 32 | 18 | 0.80 | 0.60 | от 90 до 360 |
| 36 | 20 | 1.20 | 1.00 | от 100 до 400 |
| 40 | 22 | 1.20 | 1.00 | от 100 до 400 |
| 45 | 25 | 1.20 | 1.00 | от 110 до 450 |
| 50 | 28 | 1.20 | 1.00 | от 125 до 500 |
| 56 | 32 | 2.00 | 1.60 | от 140 до 500 |
| 63 | 32 | 2.00 | 1.60 | от 160 до 500 |
| 70 | 36 | 2.00 | 1.60 | от 180 до 500 |
| 80 | 40 | 3.00 | 2.50 | от 200 до 500 |
| 90 | 45 | 3.00 | 2.50 | от 220 до 500 |
| 100 | 50 | 3.00 | 2.50 | от 250 до 500 |
Что такое шпонка?
В этой статье расскажем о том, что такое шпонка, какие существуют шпоночные соединения и дадим несколько рекомендаций по проектированию шпоночного соединения. Также к этой статье прилагаются несколько дополнительных публикаций, с которыми вы можете ознакомиться, перейдя по ссылкам.
Шпонка – это деталь, сцепляющая между собой два компонента — вал и ступицу. Она монтируется в пазовые углубления обоих, формируя шпоночное соединение. Деталь необходима для передачи крутящего момента от ступицы к валовому компоненту и наоборот. Пазы для ее монтажа на валу получают способом фрезеровки, а в ступицах – способом долбления или протяжки. Изготавливается из качественной углеродистой стали, а чтобы улучшить показатели прочности заготовка подвергается термообработке.
Плюсы шпоночного соединения (комбинации) — это несложная в исполнении конструкция, с низкой себестоимостью, удобная для сборки и разборки, поэтому такие сцепления используют машиностроительной отрасли.
К минусам относят, то что соединительные пазовые углубления, уменьшают прочностные характеристики обоих элементов. И их не желательно использовать в валовых элементах, испытывающих повышенное напряжение.
Какие существуют шпоночные соединения?
Комбинации бывают напряженные и ненапряженные.
Напряженные — образуются при использовании клиновых и тангенциальных шпонок, напряжение появляется уже при сборке, вне зависимости от внешнего воздействия в процессе работы.
Ненапряженные возникают при установке сегментных и призматических видов, при сборке компонентов внутри самого сцепления напряжения не образуется, а проявляется оно только при нагружаемых работах.
Проектные рекомендации
В процессе проектирования необходимо соблюдать ряд рекомендаций:
- для одного валового элемента желательно использовать одинаковые по сечению, а лучше, и по длине ш., ориентиром служит меньший по сечению вал;
- при небольшом вращающем моменте желательно монтировать ш. меньшего сечения, по отношению к размерам сечения вала, чем это указано в госстандарте;
- если есть несколько шпоночных пазов, то их размещают на одной образующей;
- если необходимо монтировать две сегментные ш., то их устанавливают вдоль вала в одном пазовом углублении ступицы. Если установить несколько ш. в одном соединении, то это ослабит сцепление. Если есть такая необходимость, то лучше использовать шлицевое (зубчатое) сцепление.
- лучше избегать шпоночное сцепление при тонкостенных полых валах.
Статьи по шпонке:
В этом разделе написано о статьях про шпонки, которые опубликованы на нашем сайте.
Какие бывают виды шпонок?
В статье рассказано о существующих видах шпонок, которые применяются в инженерной практике: призматические, сегментные, цилиндрические, клиновые, тангенциальные. По каждому виду приведён ГОСТ, по которому определяются их характерные особенности и размеры. Также указанно, где применяются каждый конкретный вид шпонки.
Как выполнить расчёт шпонки?
В этом материале показано на простом примере, как рассчитывается шпонка, а ,точнее, шпоночное соединение. В примере для шпонки задаётся в качестве исходных данных: размеры вала и ступицы, материал из которого изготовлена шпонка и крутящий момент.
Что такое клиновидная шпонка и как ее устанавливать?
Шпонки предназначены для закрепления детали (маховика, шкива, ступицы, шестерни) на валу и передачи ей вращающего момента. Это один из наиболее быстрых, недорогих и надежных способов соединения двух деталей вращающегося механизма. Конструктивно шпонки бывают призматическими, клиновидными, сегментными, цилиндрическими, тангенциальными. Они являются временными крепежными элементами, подвержены разрушению и срезающим нагрузкам. В данной статье рассматриваются клиновые шпонки.
Что такое клиновидная шпонка?
Клиновидная шпонка — деталь в форме клина для соединения вала с одеваемой на него втулкой. Имеет прямоугольную форму с параллельными боковыми гранями. Верхняя грань имеет уклон 1:100, нижняя грань без уклона. Также с уклоном 1:100 выполнена ответная плоскость паза для шпонки на втулке.
В соответствии с нормативными документами клиновидные шпонки могут изготавливаться с головкой или без. Головка обеспечивает удобную запрессовку шпонки и облегчает ее извлечение. Клиновое шпоночное соединение является напряженным. Рабочими являются верхняя и нижняя поверхности, которые плотно сжаты между ответными поверхностями на валу и втулке. Между боковыми гранями клиновидной шпонки и стенками паза есть посадочный зазор, величина которого регламентируется нормативами.
Соединительная деталь способна передавать осевое вращение, предотвращает осевое смещение, может работать в условиях ударных нагрузок. Сдерживающий фактор для использования клиновидных шпонок — радиальное смещение втулки относительно вала. Поэтому, область применения таких деталей ограничена не ответственными соединениями без высоких нагрузок и крутящих моментов. Например, они часто используются в сельскохозяйственном машиностроении.
Отличительные особенности клиновых шпонок:
Использование клиновидной шпонки
- запрессовка в паз с созданием сил трения на верхней и нижней грани;
- применение в соединениях со свободной посадкой втулки (шкива, ступицы, маховика) на валу;
- наличие боковых зазоров между стенками паза и боковыми гранями шпонки;
- при вращении не фрезеруются края паза.
Стандарты
Требования к характеристикам, размерам клиновидных шпонок установлены соответствующими нормативными документами. Это стандарты:
- ГОСТ 24068-80
- DIN 6887 (аналог ISO 774)
Клиновидные шпонки по ГОСТ 24068-80 и DIN 6887 врезные — монтируются в вырезанный специально под их установку паз.
Межгосударственным стандартом ГОСТ 24068-80 предусмотрен выпуск изделий как с головкой, так и без.
В соответствии с ГОСТ 24068-80, материалом для производства клиновых шпонок служит шпоночная сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МН/м (60 кгс/мм). Чаще всего стандартные крепежи изготавливают из конструкционной углеродистой стали марок Ст6; 45; 50; 60, по DIN 6887 из стали марки St 60-1.
В условном обозначении детали указываются последовательно наименование, исполнение (кроме 1-го), ширина, высота, длина, стандарт. Например, изделие по ГОСТ 24-08-80 в исполнении 1 (с головкой) шириной 32 мм, высотой 18 мм, длиной 200 мм имеет следующее условное обозначение:
Шпонка 32х18х200 ГОСТ 24068-80
Как устанавливается и извлекается клиновидная шпонка
Шпоночные соединения с клином требуют точной подгонки. Установка выполняется посредством забивки в совмещенный паз соединения вал-втулка. Забивка производится молотком из мягкого металла (напр. медным). Также установка может производиться при помощи пресса или струбцины. Верхняя и нижняя рабочие грани должны плотно прилегать к ответной плоскости. Между боковыми гранями и стенкой паза должен быть зазор. Для плотного прилегания граней допускается их припил или пришабривание.
Головка клиновой шпонки не должна упираться в край паза, что позволяет контролировать ее надежную фиксацию. Боковые зазоры проверяют с помощью щупа.
Наиболее простой способ извлечения клиновой шпонки с помощью выколотки. Но часто нет возможности установить выколотку с обратной стороны от головки. Для выпрессовывания клиновидных шпонок существует ряд специальных приспособлений. Конструктивно они разные, но принцип действия подобный. Головка захватывается (зажимается) с помощью крюка, винта и через резьбовую или рычажную передачу шпонка выпрессовывается.
В нашем магазине шпонки DIN 6887 всегда в наличии, 57 типоразмеров от 6х6х32 до 40х22х200.