Изображение шпоночного паза на чертеже

Шпонка и шпоночное соединение

Шпоночное соединение – разновидность соединения, состоящего из шпонки на валу и ступицы. Шпонкой называется деталь, которая соединяет узлы путем установки в пазы. Основной ее функцией является передача вращающего момента между узлами. Существует определенная стандартизация их разновидностей. Шпонка имеет специальные пазы, вырезанные путем фрезерования.

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Виды шпонок

Основные виды шпонок делят на два типа: напряженные и ненапряженные. Среди которых выделяются такие типы шпонок:

1. 1. Клиновые. Особый тип, который отличаются углом наклона верхней грани. В общем разделение на виды происходит исходя из классификации шпоночных соединений. Устанавливается в паз с помощью физической силы, ударным методом. Применение такого типа соединения позволяет добиться необходимого напряжения. Нарезанный клин, находясь в пазе, распирает его изнутри. За счет силы прижатия, вал и ступица совместно вращаются.Используется довольно редко, так как ее использование предусматривает индивидуальный подгон. Это можно считать недостатком для массового производства механизмов. Основное назначение — применение в тихоходных передачах и узлах неподвижного соединения.Среди клиновых шпонок выделяют:
      • врезные;
      • на лыске;
      • фрикционные;
      • без головки и с головкой.
   2. Сегментные. Производятся в виде сегментной пластины, загоняемой в паз. Производиться методом фрезерования. Широко применяются в производстве, так как просты в изготовлении, не требуют особой точности при нарезании и легко устанавливается. Отличается установкой в боле глубокий паз, в сравнении с аналогами. Глубокий паз не подходит для больших нагрузок, так как значительно снижает прочность вала, поэтому используется при небольших крутящих моментов.На длинных ступицах может устанавливаться несколько шпонок, так как они имеют фиксированную длину. Выполняют предохранительную функцию на срез и смятие.
   3. Призматические. Отличаются параллельными гранями, которые устанавливаются в паз и фиксируют ступицу. Рабочими гранями в таки случаях являются боковые. Относятся к ненапряженному типу шпоночных соединений, поэтому существует вероятность возникновения коррозии в месте соединения. Для исключения коррозии, муфта и вал соединяются с натягом. Концы производятся обычно со скругленными или плоскими концами. Для скругленного типа рабочей поверхностью считается длина прямых краев. Паз нарезается с помощью фрезы.Передача усилия происходит путем давления поверхности паза на шпонку, которая передает крутящий момент на паз ступицы. Данный тип соединения призматической шпонкой часто используется для подвижных соединений, поэтому используют дополнительное крепление с помощью винтов. Как и многие другие типы выполняет функцию предохранителя при смятии и срезе.
   4. Цилиндрические. Штифты в таких шпонках изготавливаются в виде цилиндров. Работаю в натяжении с отверстием на торце вала, которое высверливается под соответствующие размеры шпонок. Используется в тех случаях, когда ступица устанавливается на конце вала. Требует особого подхода к монтажу шпоночных соединений.Позволяют работать на срез и смятие. Поэтому выбор шпонки производят исходя из прочности на смятие.

Исходя из типа посадки выделяются:

1. Свободная – применяется в случаях, когда выполнять сварочные работы довольно сложно и есть необходимость подвижного сцепления деталей во время работы.
2. Плотная – нужна для создания сцеплений, движение которых во время работы выполняется в одном пространственном положении.

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78;
Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели.
Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

Достоинства и недостатки

Как и любой тип соединений, шпоночные имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам шпоночных соединений можно отнести простоту большинства типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали выполняется легко и быстро. Благодаря чему они получили широкое применение в машиностроении. Также обеспечивает функцию предохранения.

К недостаткам относиться ослабление ступицы и вала. Оно возникает исходя из повышенного напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который снижает осевую прочность вала.

Чтобы минимизировать недостатки, нужно добиться отсутствия перекоса шпонки в пазе. Для этого нужно обеспечить отсутствие зазора, что делается путем индивидуального изготовления и подгона шпонки. Из-за этого в крупносерийном производстве редко применяют любые разновидности шпоночных соединений. Если добиться отсутствия перекоса не удалось, площадь рабочего контакта уменьшается, в следствие чего степень максимальной нагрузки уменьшается.

Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на высоких скоростях. Это приведет к быстрому износу рабочих деталей. Из-за этого подобное соединение редко применяется для быстровращающихся валов. Для подбора подходящей шпонки лучше использовать таблицу шпоночных соединений.

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

Иногда для производства могут использовать другие материалы, например, пластик высокого качества. В качестве материала может использоваться дерево, чаще всего при изготовлении мебели.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Заключение

Такой тип соединения отличается простотой и достаточно высокой надежностью, из-за чего получил высокую популярность в промышленности. Разнообразие видов позволяет подобрать оптимальный тип соединения, что позволит добиться высокой эффективности, надежности готовой конструкции и страховку узлов от повреждений при повышении допустимых нагрузок. Подобрав шпонку исходя из соответствующих ГОСТов, можно добиться высокой эффективности работы соединения.

На сегодняшний день можно легко подобрать необходимую деталь, что позволяет быстро сделать монтаж и замену в случае необходимости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

§ 33. Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Рис. 223. Соединение шпонкой

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 втулка; 3 — шпонка

Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12х8×60 означает, что призматическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись Шпонка сегм. 8×15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм. Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360—78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина b, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t₁ для втулки).

Таблица 4. Шпонки призматические (в мм)

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина б = 6 мм, высота h=6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t₁ =2,8 мм.

Рис. 226. Чертеж для чтения

1. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм.
2. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помоши шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы:
   1. Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
   2. Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
   3. К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
   4. Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
   5. К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой 6 (в кружке)?

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Чертежи штифтов цилиндрических и конических приведены на рисунке 227.

Рис. 227. Чертежи штифтов

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1) и в вале (дет. 2).

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченнымн, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5×30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10х70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Рис. 230. Чертеж для чтения

Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1. Сколько деталей входит в соединение?
2. Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3. Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14х9х35». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

Чертеж шпонки по ГОСТ (ЕСКД)

Шпонка — это нерезьбовой крепеж, устанавливаемый в шпоночную канавку между валом и насаженными на него деталями для передачи крутящего момента, сборочные единицы на основе одноименной детали (металлический сегмент, призма), форма которых соответствует форме и размерам шпоночной канавки на сопряженных деталях.

‘);> //—>
Чертеж шпонки выполняется на основании ГОСТ 2.109-73 — единая система конструкторской документации (ЕСКД).

Вы можете бесплатно скачать этот простой чертеж для использования в любых целях. Например для размещения на шильдике или наклейке.

Как начертить чертеж:

Начертить чертеж можно как на листе бумаги, так и с использованием специализированных программ. Для выполнения простых эскизных чертежей особых инженерных знаний не требуется.

‘);> //—> ‘);> //—>
Эскизный чертеж — это чертеж выполненный «от руки», с соблюдением примерных пропорций изображаемого предмета и содержащий достаточные данные для изготовления изделия.

Конструкторский чертеж со всеми технологическими данными для изготовления может выполнить только квалифицированный инженер.

Для обозначения на чертеже необходимо выполнить следующие операции:

1. Начертить изображение;
2. Проставить размеры (см пример);
3. Указать технические требования к изготовлению (подробнее о технических требованиях читайте ниже в статье).

Чертить удобнее всего на компьютере. В последующем чертеж можно распечатать на бумаге на принтере или плоттере. Есть множество специализированных программ для черчения на компьютере. Как платных, так и бесплатных.

На этом изображении нарисовано как просто и быстро выполняется чертеж с помощью компьютерных программ.

Список программ для черчения на компьютере:

1. КОМПАС-3D;
2. AutoCAD;
3. NanoCAD;
4. FreeCAD;
5. QCAD.

Изучив принципы черчения в одной из программ не сложно перейти на работу в другой программе. Методы черчения в любой программе принципиально не отличаются друг от друга. Можно сказать что они идентичны и отличаются друг от друга только удобством и наличием дополнительных функций.

Технические требования:

Для чертежа необходимо проставить размеры, достаточные для изготовления, предельные отклонения и шероховатость.

В технических требованиях к чертежу следует указать:

1) Способ изготовления и контроля, если они являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия;
2) Указать определенный технологический прием, гарантирующий обеспечение отдельных технических требований к изделию.

Чертёж — это проекционное изображение изделия или его элемента, один из видов конструкторских документов содержащий данные для производства и эксплуатации изделия.

Чертеж это не рисунок. Чертеж выполняется по размерам и в масштабе реального изделия (конструкции) или части изделия. Поэтому для выполнения чертежных работ необходима работа инженера, обладающего достаточным опытом в производстве чертежных работ (впрочем для красивого отображения изделия для буклетов вполне возможно понадобится услуга художника, обладающего художественным взглядом на изделие или его часть).

Чертеж — это конструктивное изображение с необходимой и достаточной информацией о габаритах, методе изготовления и эксплуатации. Представленный на этой странице чертеж вы можете скачать бесплатно.

Рисунок — это художественное изображение на плоскости, созданное средствами графики (кисть, карандаш или специализированная программа).

Чертеж может быть как самостоятельным документом, так и частью изделия (конструкции) и технических требований, относящиеся к поверхностям, обрабатываемым совместно. Указания о совместной обработке помещают на всех чертежах, участвующих в совместной обработке изделий.

Подробнее о чертежах, технических требованиях к оформлению и указанию методов изготовления смотрите в ГОСТ 2.109-73. Перечень стандартов для разработки конструкторской документации смотрите здесь.

Информация для заказа чертежей:

В нашей проектной организации Вы можете заказать чертеж любого изделия (как детали, так и сборки), в составе которого будет чертеж шпонки, как элемент конструкторской документации изделия в целом. Наши инженеры-конструкторы разработают документацию в минимальные сроки в точном соответствии с Вашим техническим заданием.

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?

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.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Чертежи шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений. Шплинты, штифты. Дисциплина общепрофессионального цикла: «Техническая графика»

ГАПОУ «НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ТЕМА: Чертежи шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений. Шплинты, штифты.

Дисциплина общепрофессионального цикла: «Техническая графика»

Курс обучения: 1

Профессия: 15.01.25 Станочник (металлообработка)

Преподаватель дисциплины общепрофессионального

цикла «Техническая графика»

Модульная программа. Правила чтения и способы выполнения несложных рабочих чертежей и эскизов деталей.

Общая компетентность. Читать и выполнять несложные рабочие чертежи, эскизы деталей, сборочные чертежи в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. Определять по чертежу изображения, виды соединений деталей и способы передачи движения в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД.

Результат 4. Объяснять проектную документацию на сборочную единицу в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД.

Тема 24. «Чертежи шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений. Шплинты, штифты».

1.Организационно-мотивационный этап -7 мин.

1.1 .Мотивация (слайд 1-5)

1.2. Предварительное определение уровня знаний обучающихся (слайд)

2.Организация самостоятельной работы обучающихся по основным вопросам темы урока — 70 мин. (Учебный материал № 24 , лист с заданием № 24.1 «Закрепляющий материал»).

2.1. Шпоночные соединения.

2.2.Соединение призматической шпонкой.

2.3.Соединение сегментной шпонкой.

2.4. Условное обозначение шпонок.

2.5.Зубчатые (шлицевые) соединения.

2.6. Шплинты, штифты.

3 . Подведение итогов учебной деятельности — 13 мин.

3.1 .Проверка степени усвоения изученной информации (лист с заданием № 24.2)

3.2.Оценка средств обучения и деятельности педагога (дневник урока)

3.3 Домашнее задание.

Технические средства: компьютер, интерактивная доска,

1.Организационно-мотивационный этап -7 мин.

1 слайд.

-Ребята, а кто такой профессионал? (Ответы ребят…)

-А может профессионал сам изучить новый станок, инструмент? (Ответы ребят — может)

— профессинал может изготовить деталь с браком? (Ответы ребят-нет)

— профессинал любит свой колледж, семью, город, страну? (Ответы ребят-да)

-Да. Мы с вами учимся в колледже чтобы стать профессионалами.

Мы с вами учимся по модульной программе (прочитать)

Прочитать ребятам те результаты, которые должны быть достигнуты.

Тема нашего урока: «Чертежи шпоночных и

зубчатых (шлицевых) соединений. Шплинты, штифты».

Ребята записывают тему в тетрадь.

Студенты записывают план урока.

2.Организация самостоятельной работы обучающихся по основным вопросам темы урока — 70 мин. (Учебный материал № 24 , лист с заданием № 24.1 «Закрепляющий материал»).

2.1. Шпоночные соединения.

2.2.Соединение призматической шпонкой.

2.3.Соединение сегментной шпонкой.

2.4. Условное обозначение шпонок.

2.5.Зубчатые (шлицевые) соединения.

2.6. Шплинты, штифты.

Учебный материал № 24

Чертежи шпоночных и зубчатых (шлицевых) соединений. Шплинты, штифты.

Шпоночные соединения относятся к разьемным подвижным соединениям (рис.1).

Шпоночное соединение детали осуществляется посредством шпонки.

Рис.1.Соединение шпонкой: а) клиновой; б) призматической.

С помощью шпонки соединяют вал с посаженной на него деталью, шкивом, зубчатым колесом, маховиком, втулкой (рис.2).Чтобы шкив вращался вместе с валом, в шкиве и вале прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

Форма и размеры шпонок определены стандартом.

По форме шпонки бывают: призматические, сегментные, клиновые.

Рис.3.Основные виды шпонок.

Соединение призматической шпонкой.

Наиболее часто применяют призматические шпонки с разными исполнением.

Под определением «исполнение» подразумевается конструктивное различие шпонок (рис.4).

Рис.4.Призматические шпонки: исполнение 1-с обоими скругленными концами;

исполнение 2-с одним закругленным, другим плоским концами;

исполнение 3-с обоими плоскими концами.

Соединение деталей призматической шпонкой показано на рис.5. На сборочном чертеже при выполнении продольного разреза шпонка условно показана неразрезанной рис.5б). На чертеже соединения призматической шпонкой 3 показывают небольшой промежуток (зазор) между верхней плоскостью шпонки и дном канавки (в ступице 6).На валу 1 выполнен местный разрез, которым выявлена шпоночная канавка.

Рис.5. Соединение призматической шпонкой:

а — чертеж призматической шпонки (ГОСТ 23360-78);

б — параметры для вычерчивания и наглядное изображение соединения

(1- вал; 2- шпоночный паз на валу; 3- шпонка; 4- рабочая поверхность;

5- зубчатый венец; 6- шпоночный паз в ступице; 7- ступица).

Сборочный чертеж шпоночного соединения (рис. 6), содержащий фронтальный разрез и сечение по А-А, выполняют в следующей последовательности:

1. Изображают вал, выявляя форму шпоночной канавки (рис. 6, а).
2. Изображают шпонку, помещенную в шпоночную канавку на двух изображениях (рис. 6, б).
3. Изображают втулку, показывая зазор (небольшой промежуток) между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке (рис. 6, в).
4. Наносят обозначение сечения.

Рис.6. Чертеж шпоночного соединения.

Примеры условных обозначений шпонок.

ПризмаПризматическая шпонка исполнения 1 с размерами b=10мм, h=7мм, l =28 мм

Шпонк Шпонка 10 х 7 х 28 ГОСТ23360-78 — это призматическая шпонка исполнения 1(со скругленными торцами) с размерами: ширина b=10 мм, высота h = 7 мм, длина l = 28 мм( первое исполнение в обозначении не указывают)

Шпоночные соединение стандартизованы. Размеры пазов на валах и шкивах (колесах и пр.), а также самих шпонок принимаются по таблицам ГОСТа в зависимости от размера вала

Таблица 1.Шпонки призматические.

В таблице 1 указаны: диаметр вала d, соответствующие ему размеры шпонок (ширина b, высота h) и глубина шпоночных пазов( t-для вала, t,- для втулки).

Если диаметр вала равен 18 мм, то пользуясь этой таблицей, находим размеры шпонки. Ширина ее b=6 мм, высота h=6мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t=3,5мм, глубина паза во втулке t,=2,8 мм.

Все рассмотренные виды соединений имеют так называемые сопрягаемые поверхности. К сопрягаемым поверхностям относятся поверхности, которые взаимодействуют с поверхностями других деталей. Например, в шпоночном соединении сопрягаемыми поверхностями будут являться боковые поверхности шпонки и шпоночных канавок вала и втулки. Это означает, что они должны быть согласованы по размерам, поскольку находятся во взаимодействии.

Соединение сегментной шпонкой.

Рис.6.Соединение сегментной шпонкой.

Сегментные шпонки — пластины в виде сегмента (рис.6), которые закладывают в соответствующую форму на валу. Эти шпонки по принципу работы подобны призматическим.

Пример условного обозначения сегментной шпонки с размерами: ширина b=6 мм, высота (сегмент) h=10 мм. Шпонка 6 х 10 ГОСТ24071-80.

Зубчатые (шлицевые) соединения.

Рис.7. Шлицевые соединения.

Для соединения ступицы с валом (вместо шпонок) часто пользуются выступами — зубьями на валу (рис.7) ,входящими во впадины (шлицы) соответствующей формы в ступице.

Рис.8.Условные изображения зубчатых (шлицевых) соединений:

а — для прямобочного профиля, б-для эвольвентного профиля.

Зубчатые ( шлицевые) соединения применяют, когда требуется передать большой крутящий момент и обеспечить возможность большого перемещения зубчатого колеса относительно оси вала. Шпоночное соединение при этом заменяется шлицевым. Зубчатые (шлицевые) соединения можно рассматривать как многошпоночные, так как у них шпонки выполнены заодно с валом.

На нескольких выступах вала находятся пазы, выполненные в отверстии зубчатого колеса.

Вследствие большого количества выступов передается большой крутящий момент.

Форма профиля впадин и выступов бывает прямая, эвольвентная, треугольная.

Рис.10.Сечение прямобочного шлицевого соединения

Основными параметрами прямобочных шлицевых соединений являются: число зубьев — z, внутренний диаметр — d, наружный диаметр — D, шири­на зуба — b (рис. 11).

Поверхности зубьев вала и ступицы могут соприкасаться (центрировать­ся) по внешнему диаметру D (с образованием зазора по внутреннему диамет­ру, рис. 11, а), по внутреннему диаметру d (с образованием зазора по на­ружному диаметру, рис. 11, б) и боковыми сторонами зубьев (с образовани­ем зазоров по наружному и внутреннему диаметрам, рис. 11, в).

Рис.11.Поверхности центрирования зубчатых (шлицевых) соединений.

Точность центрирования шлицевых соединений более высокая, чем шпоночных, они обеспечивают и более точное направление перемещения колеса по валу, поэтому шлицевые соединения широко распространены в точных механизмах.

Рис.12.Шлицевые поверхности: а — на валу; б — в отверстии; в — в соединении.

Пример условного обозначения шлицевого вала
при центрировании по внутреннему диаметру d :

где d — вид центрирования, 8- число зубьев z, 36- внутренний диаметр d в мм, 40- наружный диаметр D в мм, 7- ширина зуба b в мм.

Шплинт представляет собой отрезок изогнутой проволоки с полукруглым сечением, имеющий головку в виде петли и два конца разной длины (рис. 13).

Рис. 13. Изображение шплинта:

d — условный диаметр шплинта; D — диаметр соединения ветвей шплинта; l —длина шплинта; l, — длина головки шплинта

Шплинты служат для предотвращения самоотвинчивания гаек и со­скальзывания деталей, надетых на гладкий вал. Шплинт вставляют через прорезь гайки в отверстие болта, и его концы в целях фиксации разводят в разные стороны, предотвращая возможность поворота (самоотвинчивания) гайки относительно бол­та (рис. 14, б).

Условное обозначение шплинта включает в себя наименование изде­лия, его условный диаметр, длину, обозначение материала, обозначе­ние покрытия, его толщину, стандарт, например:

Рис. 14. Пример использования шплинта: а — наглядное изображение; б — эскиз

Шплинт 4 x 22 ГОСТ 397—79 — шплинт для отверстия диаметром 4 мм и длиной 22 мм.

Штифтовое соединение — соединение деталей, осуществляемое посредством плотной посадки штифта в соединяемые детали.
Штифтовые соединения предназначены для точной фиксации взаимного положения деталей, а также в качестве крепежных деталей при действии небольших нагрузок (рис. 15).

Форма штифтов, с помощью которых осуществляется соединение, бывает цилиндрической и конической. Штифт запрессовывается в отверстия, одновременно просверленные в соединяемых деталях (рис. 15).

Рис.15. Детали штифтового соединения.

Изображение штифтового соединения (рис. 16) выполняется в следующей последовательности:
1. Строится фронтальный разрез, на котором изображаются соединяемые детали.
2. Показывается изображение штифта.
На сборочном чертеже штифтового соединения используются некоторые ранее изученные вами условности, применяемые при изображении других видов соединений.

Рис.16.Чертеж штифтового соединения.

Лист с заданием 24.1.

Закрепляющие задания и вопросы.

Ответить письменно на вопросы, используя учебный материал:

1.Что такое шпоночное соединение?

2.Что с помощью шпонки соединяют?

3.Рассмотрите рисунок 1. ответьте на вопрос: какие бывают шпонки по форме?

4.Пользуясь таблицей 1.Шпонки призматические выпишите, какие размеры будут иметь шпонки и пазы соединения призматической шпонкой? Диаметр вала 40 мм; 60 мм.

5.Какие поверхности называются сопрягаемыми?

6.Где применяют зубчатые (шлицевые) соединения?

7.Что такое штифтовое соединение деталей?

8.Рассмотрите рисунок 2. ответьте на вопрос: Какие бывают штифты?

9. Для чего применяют шплинт? Расшифруй обозначение

6.4. Шпоночные пазы

6.4.1. Общие сведения

Шпоночное соединение — одно из распространенных средств передачи крутящего момента от вала втулке. Эти соединения применяют в тех случаях, когда нет особых требований к точности центрирования соединяемых деталей. Шпоночные соединения могут обеспечивать как неподвижное, так и подвижное вдоль оси соединение.

По форме шпонки разделяются на призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные. Чаще других используются призматические шпонки с закругленными торцами, так называемого исполнения 1 по ГОСТу 23360-78 (рис. 6.19, а).

На валу изготавливается паз длиной, равной длине шпонки (рис. 6.19, б). Для облегчения сборочных операций допускается изготавливать длину шпоночного паза на 0,5—1,0 мм больше длины шпонки. Шпоночные пазы не доводят до торца вала на расстояние L = 3. 5 мм при диаметре вала Db ≤ 30 мм и L = 5. 7 мм при Db > 30 мм. При наличии на ступенчатом валу нескольких шпоночных пазов их рекомендуется располагать в разных плоскостях.

Во втулке продалбливают (как правило, на всю длину втулки) шпоночную канавку (рис. 6.19, в).

Шпонка вставляется в паз на валу (рис. 6.19, г). Затем втулка надевается на вал таким образом, чтобы выступающая часть шпонки вошла в шпоночную канавку (рис. 6.19, д). Глубина канавки должна обеспечивать зазор К между поверхностью шпонки и канавкой (рис. 6.20).

Поперечные размеры шпонки b×h увязаны с размером диаметра Db вала. В справочных таблицах ГОСТа 23360-78 определены диапазоны диаметров (свыше Dmin до Dmax) вала, для которых установлены соответствующие сечения шпонок. Длина шпонок l также стандартизована. При работе с КОМПАС-библиотекой нет необходимости в разыскивании этой информации в справочной литературе — все данные для построения имеются в диалоговых окнах библиотеки.

При изображении шпонок на сборочных чертежах они показываются не рассеченными на продольных разрезах и рассеченными — на поперечных разрезах.

Рис. 6.19. Элементы шпоночного соединения:

а — призматическая шпонка с закругленными торцами;

б — шпоночный паз на валу; в — шпоночная канавка во втулке;

г — шпонка, вставленная в паз на валу;

д — шпоночное соединение в сборе (втулка показана с вырезом четверти)

На чертежах деталей с призматическими шпонками размеры шпоночного паза на валу проставляют обычно как на рис. 6.21, а, а шпоночной канавки во втулке — как на рис. 6.21, б.

При этом обязательными считаются следующие размеры:

длина Lp шпоночного паза;

ширина b шпоночного паза вала и втулки;

глубина пазов: на валу — размер t1 и во втулке — размер Db + t2;

диаметры Db вала и отверстия втулки.

Рис. 6.20. Параметры шпоночного соединения

Рис. 6.21. Простановка размеров на элементах шпоночного соединения: а — на валу; б — во втулке

Кроме того, допускается наносить в качестве справочного размера радиус закругления шпоночного паза, для облегчения выбора параметров фрезы. Радиус r сопряжения дна шпоночного паза с боковыми гранями указывают только для ответственных шпоночных соединений.

6.4.2. Пример 24. Моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

Выполните моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

в центральной части вала из предыдущего раздела (см. рис. 6.18).

1. Откройте файл с моделью вала.

2. Кнопкой Менеджер библиотек на Стандартной панели вызовите диалоговое окно КОМПАС-библиотек. Раскройте раздел Расчет и построение и в правой части окна дважды щелкните на пункте КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.22).

Рис. 6.22. Подключение библиотеки КОМПАС-SHAFT 3D

3. Раскроется библиотека КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.23). При помощи прокрутки найдите пункт Шпоночный паз под призматическую шпонку

и также двойным щелчком активизируйте его.

Рис. 6.23. Вызов команды Шпоночный паз под призматическую шпонку

4. В окне документа щелчком мыши укажите на цилиндрическую поверхность в центральной части вала, на которой должен быть построен шпоночный паз. Эта поверхность выделится аквамариновым цветом (рис. 6.24).

Рис. 6.24. Выделенная цилиндрическая поверхность для построения шпоночного паза

5. В диалоговом окне Сообщение библиотеки проследите, чтобы был установлен переключатель Внешняя, и нажмите кнопку OK (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Диалоговое окно Сообщение библиотеки

6. После этого появится диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78 (рис. 6.26). Диаметр Db и длину Lb цилиндрической поверхности система определит автоматически. Эти данные будут отражены в таблице в нижней части окна. В этой же таблице помещается справочная информация: минимальный Dmin и максимальный Dmax диаметры вала стандартизованного диапазона, ширина b и глубина t1 шпоночного паза, радиус r сопряжения дна шпоночного паза с боковыми гранями (или фаска S1 ×45°).

7. В левой верхней части диалогового окна в поле списка Шпонка появится обозначение шпонки 18×11×50 (b×h×l в мм), предложенной системой. При этом сечение шпонки 18×11 автоматически выбрано в зависимости от

диапазона Dmin—Dmax, в который попал диаметр вала Db. Если необходимо выбрать другую длину шпонки l, раскройте список Шпонка и укажите нужный типоразмер (рис. 6.27). В нашем случае длина шпонки 50 мм является приемлемой.

Рис. 6.26. Диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

Рис. 6.27. Раскрытый список Шпонка диалогового окна Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

8. Длина шпоночного паза Lp должна быть равна длине шпонки l. Поле Длина паза Lp, мм оставьте без изменений. В поле Расстояние L, мм установите расстояние L от базовой грани 5 мм, а в поле Угол Alfa, град. — угол поворота паза относительно вертикальной оси 180°. Нажмите кнопку Указать грань (на время диалоговое окно свернется). В окне документа укажите базовую грань, относительно которой будет построен шпоночный паз — эта грань выделится зеленым цветом (рис. 6.28).

9. Диалоговое окно снова возникнет на экране, и в поле указанных граней появится надпись Грань 1. Нажмите кнопку OK. Система построит шпоночный паз с заданными параметрами (рис. 6.29).