Для чего нужны шпонки
Среди большого количества разнообразных видов соединений очень часто встречается именно такой вид, как шпоночное соединение. Исходя из такого названия, можно понять, что выполняется оно, непосредственно, с помощью шпонок. Но для чего нужны шпонки в этом виде соединения? Насколько важную роль они играют в механизмах? Какие характеристики и свойства имеют шпонки, и что вообще это изделие представляет из себя?
Обычно под шпонкой подразумевается стальная продолговатая деталь в форме бруска. В более редких случаях упоминают деревянные шпонки, использующиеся при изготовлении разной мебели и фурнитуры. Мы же рассмотрим изделия, материалом изготовления которых служит сталь чистотянутая для шпонок из разных марок стали, например, Ст45, Ст50, Ст55. Это сырье так же называют шпоночный материал ГОСТ 8787-68.
Шпонка предназначена для установки в паз на валу и поверхности детали. При этом со стороны такое соединение может напоминать небольшой клин. Кстати говоря, с польского языка шпонка переводится именно как клин. Такое название она получила благодаря тому, что попросту не позволяет валу и ступице проворачиваться, надежно фиксируя вращающиеся по отношению друг к другу детали механизма, и передавая момент силы.
Сферой применения шпонок являются практически все отрасли машиностроения, а также станкостроения. Шпоночные соединения используют в разной технике, автомобилях, а также в механизмах, станках и различном оборудовании благодаря очень высокой степени надежности этих изделий. Одной из наиболее отличительных особенностей шпонок является возможность их функционирования как некого предохранителя узлов.
Заключается подобная возможность, в том, что если предел крутящего момента будет превышен, то шпонка под нагрузкой попросту срежется в месте разграничения вала и детали. Замена испорченной шпонки для опытного мастера не составит никакого труда, да и цена на новую деталь совсем не высока. При чем под большой нагрузкой срезается только шпонка, а вот другие дорогостоящие части конструкции остаются в целости.
Таким образом, шпонка является достаточно дешевым и эффективным изделием, что крайне важно для производств в промышленных масштабах и для частных владельцев разной техники, в том числе тракторов, комбайнов и подборщиков сена, так как заменить шпонку в разгар уборочного сезона можно в кратчайшие сроки. Подводя итоги, можно выделить пару-тройку важных пунктов, объясняющих для чего нужны шпонки:
- Выполняют надежное соединение вала и деталей
- Обеспечивают высокую степень фиксации
- Позволяют избежать проворачивания деталей
- Сохраняют детали в целости при больших нагрузках.
Какие есть шпонки
С тем, зачем нужна шпонка, мы уже разобрались, однако очень важно будет отметить тот факт, что существуют различные варианты исполнения шпонок, каждый из которых будет иметь свои стандарты изготовления, следовательно, уникальные параметры, характеристики и предназначение для применения. Именно по этой причине мы так же рассмотрим, какие есть шпонки и какие у них эксплуатационные свойства.
Обратите внимание, что шпонки одной и той же формы и конструкции могут обладать различными размерами. Основные параметры и допуски изготовления, само собой, написаны в соответствующих нормативах ГОСТ, но зачастую очень многие предприятия осуществляют изготовление шпонок на заказ по чертежам заказчика. А в некоторых случаях, заказчик может сделать шпонку из шпоночной стали самостоятельно.
Таким образом, у потенциального клиента всегда есть возможность купить шпонку в соответствии с представленным модельным рядом или же заказать индивидуальный образец. Как правило, при изготовлении шпонки проходят процесс термообработки, позволяющий им выдерживать прочность в 600МПа, после чего им придается определенная конструкционная форма, подразделяющая их по виду соединения на:
- призматические
- сегментные
- цилиндрические
- тангенциальные.
- клиновые.
Призматические шпонки, в свою очередь, так же подразделяют на 3 дополнительных вида исходя из их принципа действия: на закладные, на направляющие и на скользящие. Так как установка данного типа шпонок достаточно проблематична в плане их индивидуального подгона в пазы, а при полном износе они могут опрокидываться, то в большом производстве этот вид продукции используется достаточно редко.
В отличии от предыдущего варианта конструкции, сегментные шпонки не требуют в момент установки никакой подгонки, и не имеют свойства опрокидываться, что сказывается на их достаточно частом использовании. Однако применение такого типа шпонок ограничено на деталях с большим сечением вала, поэтому сегментную разновидность невозможно будет встретить на участках со множеством изгибов вала.
Цилиндрические шпонки по принципу работы схожи с призматическими. Они тоже редкий гость в крупномасштабном производстве из-за того, что они требуют одинаковой степени плотности и твердости соединяемых изделий. Во многом именно эта особенность и мешает их частому применению. Собственно, основным местом установки цилиндрических шпонок являются именно концевые участки вала.
Тангенциальная шпонка представляет собой конструкцию из двух элементов, которые напоминают призматический клин с сечением прямоугольного поперечного типа. Такой вид шпонок монтируется попарно под наклоном от 120° до 180°. Одним из главных достоинств у такого типа изделия является то, что их материал осуществляет работу на сжатие. Основной их сферой применения является тяжелое машиностроение.
Наконец, разбирая то, какие есть шпонки, мы подошли к последней разновидности, а именно к клиновым шпонкам. Такой тип по праву считается наиболее эффективным и очень распространенным ввиду множества своих неоспоримых преимуществ. Например, изделия клинового вида могут выдерживать незначительную осевую нагрузку, и при этом отлично функционировать при нагрузках переменного типа.
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 [5.2K]
4 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 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.