Задача 4

Рассчитать шпоночное соединение, построить схемы полей допусков.

Исходные данные:

d=40мм - диаметра вала;

l=80мм - длина шпонки;

соединение - плотное.

Решение.

Основные размеры призматической шпонки и шпоночного паза по ГОСТ 23360-78(в зависимости от диаметра вала):

- ширина b = 12мм;

- высота h = 8мм;

- глубина паза вала t₁ = 5,0мм;

- глубина паза втулки t₂ = 3,3мм;

- длина шпонки l = 80мм.

Условное обозначение:

Шпонка 12×8×80 ГОСТ 23360-78.

Основные размеры, характеризующие призматическое шпоночное соединение, показаны на рис. 4.1

Рис.4.1 - Основные размеры соединения c призматической шпонкой, где

Расчет шпоночного соединения по ширине шпонки:

• паз вала B₁ = 12P9

ES = - 0,018 мм, EI = – 0,061 мм,

B_1max = 12,000 – 0,018 = 11,982 мм,

B_1min = 12,000 – 0,061 = 11,939 мм;

• ширина шпонки b₂ = 12h9

es = 0, ei = – 0,036 мм,

b_2max = 12,000 + 0 = 12,000 мм,

b_2min = 12,000 – 0,043 = 11,957 мм;

• паз втулки B₃ = 12P9

ES = - 0,018 мм, EI = – 0,061 мм,

B_3max = 12,000 - 0,018 = 11,982 мм,

B_3min = 12,000 – 0,061 = 11,939 мм.

Схема расположения полей допусков шпоночного соединения представлена на рисунке 4.2

Рис. 4.2 - Схема расположения полей допусков шпоночного соединения

Рассчитываем предельные зазоры (натяги).

1. По размеру b:

• соединение шпонки b₂ = 12h9 с пазом вала B₁ = 12Р9:

S_1max = B_1max – b_2min = 11,982 – 11,957 = 0,025 мм,

N_1max = b_2max – B_1min = 12,000 – 11,939 = 0,061 мм;

Схема расположения полей допусков ширины шпонки и ширины паза вала показана на рисунке 4.3.

Рис. 4.3 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки

и ширины паза вала

• соединение шпонки b₂ = 12h9 с пазом втулки B₃ = 12Р9

S_2max = B_3max – b_2min = 11,982 – 11,957 = 0,025 мм,

N_2max = b_2max – B_3min = 12,000 – 11,939 = 0,061 мм.

Рис. 4.4 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки

и ширины паза втулки

2. по высоте шпонке h:

• глубина паза вала t₁ = 5^+0,2 мм

EI = 0, ES = -0,2 мм

t_1max = 5,200 мм,

t_1min = 5,000 мм;

• высота шпонки

h = 8 h11,

h_max = 8,000 мм,

h_min = 7,910 мм;

• глубина паза втулки t₂ = 3,3^+0,2 мм

t_2max = 3,500 мм,

t_2min = 3,300 мм.

Тогда предельные зазоры по высоте шпонки равны:

S_max = t_1max + t_2max – h_min = 5,200 + 3,500 – 7,910 = 0,790 мм,

S_min = t_1min + t_2min – h_max = 5,000 + 3,300 – 8,000 = 0,300 мм.

3. По длине шпонки l = 80 мм:

• длина шпонки

l₁ = 80h14 (ГОСТ 23360),

l_1max =80,000 мм,

l_1min = 79,920 мм;

• длина паза вала

L₂ = 80Н15,

L_2max = 81,200 мм,

L_2min = 80,000 мм;

S_max = L_2max – l_1min = 81,200 – 79,920 = 1,280 мм,

S_min = L_2min – l_1max = 80,000 – 80,000 = 0,000 мм.

Рис. 25. Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза