Содержание8
Ступица, которая проворачивается на валу, — отказ, который конструктор узнаёт уже на сборке: момент передают боковые грани шпонки, а посадка по диаметру только центрирует. Если ширина паза, глубина и поле допуска взяты наугад, шпонка либо болтается, либо не входит. Ниже — сечение призматической шпонки b×h по диаметру вала из ГОСТ 23360-78, глубины паза вала и ступицы, поля ширины H9, N9, JS9, P9, D10 и размеры, которые ставят на чертеже.
Коротко: сечение шпонки b×h берётся по диаметру вала из ГОСТ 23360-78. Вал 30 мм — 8×7, глубина паза вала t1 = 4,0 мм, ступицы t2 = 3,3 мм. Ширина паза с полем: свободное H9 и D10, нормальное N9 и JS9, плотное P9 и P9. На валу паз фрезеруют, в ступице долбят или протягивают. Сегментные сечения в таблицу не входят.
Шпоночный паз: призматическая и сегментная шпонка
Шпоночный паз входит в состав вала и в состав ступицы. В пазы садится призматическая шпонка и передаёт крутящий момент боковыми гранями, а посадка по диаметру только центрирует детали. Если грани по ширине не прилегают, ступица проворачивается на валу и шпонка сминается.
В чертежах два рабочих типа. Все таблицы этой статьи — только для призматической шпонки по ГОСТ 23360-78.
- Призматическая шпонка регулируется ГОСТ 23360-78. Её ставят на длинную ступицу и вал постоянного диаметра, с неподвижной посадкой или со скольжением ступицы вдоль вала. Сечение b×h по длине постоянно.
- Сегментная шпонка регулируется ГОСТ 24071-80. Её ставят на короткую ступицу и конец вала, в том числе конический: сегмент держит деталь там, где призматическая шпонка не набирает длину контакта.
Таблица b×h ниже к сегментным сечениям не применяется. Клиновые и направляющие шпонки нормированы другими стандартами, в расчётные строки ГОСТ 23360-78 их не подмешивают: у клиновой шпонки уклон по высоте, у направляющей другая схема работы вдоль вала.
Материал шпонки стандарт задаёт свойством: сталь с временным сопротивлением не менее 590 МПа. На практике часто берут Сталь 45. Маркой требование стандарта не подменяют: в чертёж пишут предел или марку, которая этот предел закрывает.
Размеры шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78
Размеры шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78 выбирают по диаметру вала d. Верхняя граница диапазона принадлежит строке: вал 30 мм — шпонка 8×7, сечение 10×8 начинается только свыше 30 мм. Вал ровно 22 мм остаётся в 6×6, вал ровно 50 мм — в 14×9. ГОСТ на шпоночные пазы валов и ступиц для призматической шпонки — этот же стандарт.
В таблице нормальные сечения. Глубина паза вала t1 и глубина паза ступицы t2 уже даны под высоту h.
| Диаметр вала d, мм | Сечение шпонки b×h, мм | Глубина паза вала t1, мм | Глубина паза ступицы t2, мм |
|---|---|---|---|
| св. 6 до 8 | 2×2 | 1,2 | 1,0 |
| св. 8 до 10 | 3×3 | 1,8 | 1,4 |
| св. 10 до 12 | 4×4 | 2,5 | 1,8 |
| св. 12 до 17 | 5×5 | 3,0 | 2,3 |
| св. 17 до 22 | 6×6 | 3,5 | 2,8 |
| св. 22 до 30 | 8×7 | 4,0 | 3,3 |
| св. 30 до 38 | 10×8 | 5,0 | 3,3 |
| св. 38 до 44 | 12×8 | 5,0 | 3,3 |
| св. 44 до 50 | 14×9 | 5,5 | 3,8 |
| св. 50 до 58 | 16×10 | 6,0 | 4,3 |
| св. 58 до 65 | 18×11 | 7,0 | 4,4 |
| св. 65 до 75 | 20×12 | 7,5 | 4,9 |
| св. 75 до 85 | 22×14 | 9,0 | 5,4 |
| св. 85 до 95 | 25×14 | 9,0 | 5,4 |
| св. 95 до 110 | 28×16 | 10,0 | 6,4 |
Для цеха из строки читаются три числа. Ширина b задаёт ширину фрезы и протяжки, паз и шпонка сходятся по одному номиналу. Глубины t1 и t2 уже содержат зазор относительно высоты h, пересчитывать высоту шпонки как сумму t1 и t2 нельзя: сумма больше h на несколько десятых, и по высоте остаётся зазор, как и задано стандартом. Высокие сечения других листов в таблицу не добавляют. Если чертёж требует высокое сечение, его берут отдельно.
Свыше 110 мм сечение берут из таблицы 1 того же ГОСТ: строки крупнее 28×16 по памяти не добавляют.
Глубина шпоночного паза на валу и в ступице
Глубина шпоночного паза на валу и в ступице — разные размеры. t1 задают на валу, t2 — в ступице. В паре из ГОСТ 23360-78 сумма t1 и t2 больше высоты призматической шпонки: шпонка не зажата по высоте и работает боковыми гранями. Записать сумму t1 и t2 как высоту h нельзя, паз выйдет глубже расчётного или шпонка упрётся в дно.
Контроль ведут размерами от противоположной стороны, а не глубиной от кромки. На валу ставят d−t1 — расстояние от дна паза до дальней образующей. В ступице ставят d+t2 — расстояние от дна паза до дальней стороны отверстия. Оба размера снимают микрометром от базы, ошибка укладки детали на призму в них не входит.
Длину призматической шпонки берут из ряда длин ГОСТ 23360-78 и оставляют короче ступицы: иначе торец шпонки упирается в бурт или выходит из паза. Радиус дна паза и фаску шпонки согласуют по таблице того же ГОСТ, чтобы угол шпонки не сел на скругление. Числа радиуса и фаски в чертёж из памяти не переносят.
Три исполнения призматической шпонки задают форму торцов паза.
- Исполнение 1 — оба торца скруглены, закрытый паз под концевую фрезу, длина паза равна длине шпонки.
- Исполнение 2 — оба торца плоские, открытый паз или паз с выходом под дисковую фрезу.
- Исполнение 3 — один торец скруглён, другой плоский: закрытый конец с одной стороны и выход фрезы с другой.
Допуск на шпоночный паз: H9, N9, JS9, P9, D10
Допуск на шпоночный паз назначают по ширине b. Шпоночный паз требует поля допуска ширины: без поля номинал b читается как ориентир, и посадка шпоночного паза на валу и в ступице разъедется. Поля относятся к ширине b. На t1 и t2 их не переносят, у глубины свои отклонения в таблицах ГОСТ 23360-78.
| Соединение | Паз вала | Паз ступицы | Что получает сборка |
|---|---|---|---|
| Свободное | H9 | D10 | зазор и возможный сдвиг ступицы вдоль вала |
| Нормальное | N9 | JS9 | обычная неподвижная передача момента |
| Плотное | P9 | P9 | сборка без люфта по ширине, в том числе при реверсе |
Зазор или натяг по ширине задаёт паз, поле шпонки при этом остаётся h9. Свободное соединение даёт зазор и возможный сдвиг ступицы вдоль вала: паз вала H9, паз ступицы D10. Нормальное закрывает обычную неподвижную передачу момента: вал N9, ступица JS9. JS9 — симметричное поле, в ГОСТ 23360-78 его пишут как JS9 и не подменяют на js9. Плотное ставит оба паза в P9: сборка без люфта по ширине, в том числе при реверсе.
Отклонения глубины t1 и t2 и допуск симметричности шпоночного паза числами из памяти не заполняют, их берут из таблиц ГОСТ 23360-78. Если листа стандарта нет, в чертеже всё равно называют контролируемый размер: симметричность паза относительно оси вала или отверстия. Тогда приёмка проверяет положение паза, а не одну ширину.
Шпоночный паз на чертеже вала и ступицы
Шпоночный паз на чертеже вала и ступицы задают так, чтобы паз собрали без модели. Поле ширины берут из таблицы соединений, голый номинал b не оставляют. Угловую привязку ставят, только когда паз связан со вторым пазом, отверстием или лыской. В остальных случаях паз сидит по оси детали.
На валу со шпоночным пазом указывают ширину b с полем допуска, длину паза, положение от бурта и размер d−t1. Исполнение шпонки 1, 2 или 3 пишут в технических требованиях: по нему технолог выбирает скруглённые или плоские торцы. На ступице указывают ширину b с полем этой ступицы и размер d+t2. Обозначение шпоночного паза на обеих деталях сходится по b и по виду соединения.
Длину закрытого паза исполнения 1 задают равной длине шпонки. У исполнения 2 указывают рабочую длину плоского участка и выход дисковой фрезы, если выход не уходит в торец. Положение от бурта показывает, с какой стороны ступица сядет на шпонку.
Фрезерование шпоночного паза на валу
Фрезерование шпоночного паза на валу делают после точения шейки. Токарная обработка выводит диаметр d, затем фрезерная обработка получает паз. На валах закрытый паз концевой фрезой трудоёмче открытого дисковой: концевая шпоночная фреза идёт малым диаметром на глубину t1, дисковая снимает ширину b за проход. Запрос «резец для шпоночного паза» на валу закрывает фреза. Долбежный резец относится к пазу в отверстии ступицы и разобран ниже.
- Проточить шейку в размер d.
- По исполнению шпонки выбрать концевую шпоночную фрезу диаметром b или дисковую фрезу шириной b.
- Профрезеровать паз.
- Снять заусенцы на выходе.
- Проверить ширину b и размер d−t1.
Концевая шпоночная фреза формирует шпоночный паз исполнения 1: диаметр фрезы равен b, торцы выходят скруглёнными, длина паза равна длине шпонки. Дисковая фреза формирует открытый паз и паз с выходом: ширина фрезы равна b, торцы плоские, это исполнение 2. Изготовление шпоночного паза на токарном станке отдельной канавкой резцом не делают: шейку точат, паз фрезеруют, в том числе за один установ. Фрезу для шпоночного паза берут шириной b из таблицы. Лишние десятые ширины снимают плотную посадку.
Снятие заусенца на выходе дисковой фрезы обязательно: острый край режет кромку ступицы при напрессовке.
Долбежный резец и протяжка шпоночного паза в ступице
Шпоночный паз в отверстии ступицы получают долблением или протяжкой. Долбежный резец для шпоночных пазов обрабатывает одну деталь: ремонт, образец и глухое отверстие, куда протяжка не проходит. Ширину b на ступице держат той же, что на валу.
Шпоночная протяжка формирует паз в сквозном отверстии и держит повторяемую ширину b на партии. Под каждую ширину нужна своя протяжка: сечения 8, 10 и 12 мм одной протяжкой не закрыть. Склад протяжек на все b не обещают. Перед серией проверяют, есть ли протяжка на эту ширину, иначе партию долбят.
Фрезерование паза со стороны отверстия оставляют на случай, когда фреза физически входит в диаметр. Так бывает на крупной ступице, шкиве, шестерне или втулке. На мелком отверстии фреза диаметра b вместе с оправкой в расточку не проходит, остаются долбёжка и протяжка. Для шкива развилка короткая: сквозной паз партии ведёт протяжка, одну ступицу и глухое отверстие — долбежный резец.
После долбления и протяжки проверяют ширину b и размер d+t2. Глубину от кромки на ступице так же легко завысить, если мерить не от противоположной стороны отверстия.
Что прислать на расчёт вала со шпоночным пазом
Таблица сечений заказ не заменяет. Поле допуска ширины и исполнение торца уже решают, чем режут паз и сколько в нём проходов. Цех поле чертежа молча не подменяет. Если на валу указано N9, а в заявке написано «паз 8 мм», нормальное соединение легко уходит в свободное.
На расчёт вала со шпоночным пазом в ООО «Разар» (IRONEX, detalmet.ru, Чебоксары, поставка по РФ) хватает таких исходных.
- Чертёж или образец.
- Материал вала и ступицы.
- Количество в партии.
- Условия работы: реверс, удар, неподвижная ступица или скольжение вдоль вала.
- Нужен ли только паз вала или ещё ответный паз ступицы, шкива, шестерни.
Этого достаточно, чтобы связать строку ГОСТ 23360-78 с фрезерованием вала и с ответной ступицей. Заявку отправляют на расчёт: в ней уже есть поле ширины и исполнение шпонки, если они стоят в чертеже. Цену и срок считают по чертежу, материалу и партии.
Если ответный паз шкива или шестерни идёт отдельной деталью, к заявке прикладывают диаметр отверстия, ширину b с полем и размер d+t2. Тогда вал и ступица сходятся на сборке по одной строке стандарта.