Шпонка рабочая сегментная и призматическая

Шпонка это небольшой металлический компонент, который играет важную роль в соединении вала и ступицы с другими вращающимися компонентами, такими как шестерни, подшипники и т.д.

Шпоночное гнездо - это углубление в валу, а шпоночный паз - это углубление в ступице для приема шпонки и, таким образом, надежного запирания компонента. Как правило, термин "шпоночное гнездо" используется редко, поскольку в промышленности шпоночным пазом называют оба углубления.

Шпонка вставляется или устанавливается между валом и ступицей компонента в осевом направлении для предотвращения относительного перемещения.

Шпонка и шпоночный паз образуют шпоночное соединение для фиксации ступицы и вала, чтобы предотвратить относительное движение между передающим валом и присоединенным компонентом.
Например, зубчатые передачи, шкивы или звездочки надежно соединяются с передающим валом с помощью шпонок.

Шпоночные соединения являются важной частью валов и муфт элементов механической передачи энергии, где они обеспечивают передачу нагрузки, мощности и вращения без проскальзывания и в пределах требований к точности конструкции.
Зубчатые передачи, шкивы или звездочки надежно соединяются с передающим валом с помощью шпонок.

Шпоночные соединения являются важной частью валов и муфт элементов механической передачи энергии, где они обеспечивают передачу нагрузки, мощности и вращения без проскальзывания и в пределах требований к точности конструкции.

Существуют различные преимущества и недостатки использования шпонок, поэтому для оценки пригодности шпоночного соединения необходимо уделить должное внимание более тонким деталям общей конструкции.

Преимущества шпонок:

1. Дешевая стоимость изготовления.
2. Хорошо стандартизированы (ГОСТ, ISO, DIN, BS и ANSI).
3. Передача среднего и высокого крутящего момента.
4. Легко монтируются и демонтируются, следовательно, могут использоваться многократно.

Недостатки шпонок:

1. Не подходит для переменных направленных нагрузок и ударов
2. Возможность осевого смещения ступицы, если она не зафиксирована дополнительным компонентом, таким как установочный винт или стопорные кольца
3. Со временем шпоночное соединение может стать очень трудно демонтируемым.
4. Шпоночные пазы создают точки напряжения из-за эффекта насечки и снижают прочность вала
5. Возникает дисбаланс вала
6. Сложно рассчитать и объединить анализ несущей способности и стека допусков, поэтому шпоночные соединения имеют избыточные размеры
7. Для передачи осевого усилия необходим стопорный замок

Шпонки разделаются по своей форме на следующие виды:

1. Прямоугольные и квадратные шпонки
2. Параллельно утопленные шпонки
3. Утопленные шпонки с головкой
4. Призматические шпонки
5. Сегментные шпонки
6. Седловые шпонки
7. Тангенциальные шпонки
8. Цилиндрические шпонки

Прямоугольные шпонки имеют ширину, превышающую их высоту, и иногда называются плоскими шпонками. Они используются на валах диаметром до 500мм.

Дополнительная ширина шпонки позволяет передавать больший крутящий момент без увеличения глубины. Увеличение глубины означает ослабление вала из-за уменьшения эффективной площади поперечного сечения вала.

Шпонки квадратного сечения обычно назначаются для валов диаметром до 25мм. Их можно использовать для более крупных валов, когда глубина шпонки желательна больше, чем у прямоугольных шпонок.

Увеличение глубины означает ослабление вала из-за уменьшения эффективной площади поперечного сечения вала.
Квадратные и прямоугольные шпонки могут иметь конусность 1 к 100 по длине ключа.

Параллельно утопленные шпонки могут быть как прямоугольного, так и квадратного сечения, но без конуса.
Шпонки недороги и легко доступны. Они являются одними из самых простых в установке.
Но в идеале шпонки должны удерживаться установочным винтом через ступицу. Так как вибрация или изменение направления вращения часто выталкивает шпонку.

Шпонки обычно плотно прилегают к нижней части шпоночного паза вала и боковым сторонам шпоночного соединения, оставляя зазор в верхней части шпоночного паза ступицы.

Утопленная шпонка с головкой добавляется для облегчения его извлечения.

Обычно представляют собой прямоугольные или квадратные шпонки с конусом на верхней поверхности для обеспечения плотной посадки.

Призматические шпонки крепятся к валу или втулке для обеспечения относительного осевого перемещения.

Существует три основных типа призматических шпонок. Двухголовочная, перо нагеля и перьевая шпонка.

Это позволяет передавать энергию между валом и ступицей с их параллельными противоположными гранями, одновременно обеспечивая скольжение.

Сегментные шпонки или Шпонка Вудруфа представляет собой полукруглый диск и помещается в круглое углубление в валу, обработанное фрезой для шпоночного паза Вудруфа.

Такие шпонки в основном используются в станках и автомобильных валах диаметром от 6 мм до 60 мм. Сегментные шпонки не могут нести такую же нагрузку, как длинные параллельные шпонки.

Преимущество шпонки Вудруфа в том, что она может принимать любой конус в шпоночном пазу ступицы, а его захват и глубина предотвращают переворачивание шпонки.

По сравнению с утопленными шпонками, седловые шпонки не утоплены в вал и ступицу, вместо этого они утоплены только в ступицу. Они сидят либо на плоскости, либо на окружности вала.

Передача мощности осуществляется за счет трения между валом и шпонкой. Седловые шпонки можно разделить на плоские седловые и полые седловые шпонки, они подходят только для небольших нагрузок, чтобы избежать проскальзывания по валу.

Плоская седловая шпонка коническая сверху и плоская снизу. Шпонка устанавливается в конический шпоночный паз ступицы, прижимаясь к плоской поверхности вала

Полая седловая шпонка имеет коническую форму в верхней части и изогнутую в нижней, как показано на рисунке ниже. Шпонка входит в конический шпоночный паз ступицы и надавливает на изогнутую окружную поверхность вала.

Тангенциальные шпонки, иногда называемые тангенциальными, устанавливаются парой под прямым углом, как показано на рисунке ниже, где каждая шпонка выдерживает кручение только в одном направлении.

Они используются в больших валах для тяжелых условий эксплуатации.

Цилиндрические шпонки имеют круглое сечение и устанавливаются в отверстия, просверленные частично в валу и ступице.

Их преимущество заключается в простоте изготовления, поскольку шпоночные пазы могут быть просверлены и рассверлены после сборки сопрягаемых деталей. Круглые шпонки обычно считаются наиболее подходящими для маломощных приводов.

Шпонки изготовляются из сталей, у которых прочность на кратковременное разрывающее действие составляет 590Н на квадратный миллиметр.

Они используются в пустотелых и ступенчатых валах. Шпонки приспособлены для того, чтобы передавать сниженный момент кручения. Для их применения нужны втулки с глубокими пазами. Благодаря этому достигается большая устойчивость соединения.

Шпонка обычно изготавливается из углеродистых сталей таких марок:

• Ст6;
• Ст45;
• Ст50;
• Ст60.