Розміри шпонок: як підібрати розмір на вал та встановити шпонку
Розміри шпонок: як підібрати розмір на вал і встановити шпонку
Шпонки відіграють важливу роль у з'єднанні валів з втулками, забезпечуючи передачу крутного моменту від валу до маточини. Вони також є своєрідними запобіжниками в редукторі — у разі критичного навантаження саме шпонка бере удар на себе, захищаючи дорогі деталі. Правильний вибір розміру шпонки та її коректне встановлення — ключові етапи для забезпечення надійності з'єднання.
Основні види шпонок
|
Вид шпонки |
Стандарт |
Форма |
Особливості |
Застосування |
|
Призматична |
DIN 6885 (форма A/B/C) / ГОСТ 23360 |
Прямокутний переріз b×h, заокруглені або прямі торці |
Найпоширеніший тип. Передає крутний момент через бічні грані |
Редуктори, приводи, насоси — універсально |
|
Шпонкова сталь (довга) |
DIN 6880 / DIN 6882 |
Шпонка довжиною 1000 мм, нарізається за місцем |
З прутка нарізають відрізки потрібної довжини |
Крупносерійне виробництво, нестандартні довжини |
|
Сегментна |
DIN 6888 / ГОСТ 24071 |
Напівкругла форма (сегмент) |
Самовстановлюється в пазу при монтажі |
Легкі та середні навантаження, конічні вали |
|
Клинова врізна |
DIN 6887 / ГОСТ 10748 |
Прямокутна з ухилом 1:100 по верхній грані |
Заклинюється при встановленні — без паза у втулці |
Рідке застосування: легкі навантаження, ручна підгонка |
|
Клинова лиска |
DIN 6884 / ГОСТ 24068 |
Клин з лискою (плоскою стороною) |
Проста установка, немає паза у втулці |
Легкі навантаження, повільні оберти |
|
Тангенціальна |
ГОСТ 5246 |
Пара клинів зі зустрічними ухилами |
Висока навантажувальна здатність, монтаж складніший |
Важкі навантаження: прокатні стани, потужні редуктори |
|
Циліндрична |
ГОСТ 3129 |
Циліндричний штифт у отвір |
Точне позиціонування, не випадає |
Передача крутного моменту з точним кутовим положенням |
Найбільш масово застосовується призматична шпонка (DIN 6885, ГОСТ 23360). Інші види вирішують специфічні завдання: сегментні — для конічних валів; тангенціальні — для надважких навантажень; клинові — у тихохідних механізмах з ручною підгонкою.
Як підібрати розмір шпонки за діаметром валу
Щоб підібрати шпонку, потрібно знати діаметр валу та глибину пазів на валу (t₁) і у втулці (t₂). Розмір шпонки суворо відповідає діаметру валу — обирається за стандартизованою таблицею ГОСТ 23360 / DIN 6885.
Ширина b і висота h шпонки нормовані для кожного діапазону діаметрів. Довжину шпонки обирають зі стандартного ряду залежно від довжини маточини — шпонка повинна бути на 2–4 мм коротша за довжину паза з кожного торця.
Таблиця розмірів призматичних шпонок (ГОСТ 23360 / DIN 6885)
Таблиця охоплює діаметри валів від 6 до 500 мм. Для кожного діапазону вказані: переріз шпонки b×h, глибина паза у валу t₁, глибина паза у втулці t₂ та діапазон довжин L.
|
Діаметр валу d, мм |
b × h, мм |
t₁ — паз валу, мм |
t₂ — паз втулки, мм |
Довжина L, мм |
|
6–8 |
2×2 |
1,2 |
1,0 |
6–20 |
|
8–10 |
3×3 |
1,8 |
1,4 |
6–36 |
|
10–12 |
4×4 |
2,5 |
1,8 |
8–45 |
|
12–17 |
5×5 |
3,0 |
2,3 |
10–56 |
|
17–22 |
6×6 |
3,5 |
2,8 |
14–70 |
|
22–30 |
8×7 |
4,0 |
3,3 |
18–90 |
|
30–38 |
10×8 |
5,0 |
3,3 |
22–110 |
|
38–44 |
12×8 |
5,0 |
3,3 |
28–140 |
|
44–50 |
14×9 |
5,5 |
3,8 |
36–160 |
|
50–58 |
16×10 |
6,0 |
4,3 |
45–180 |
|
58–65 |
18×11 |
7,0 |
4,4 |
50–200 |
|
65–75 |
20×12 |
7,5 |
4,9 |
56–220 |
|
75–85 |
22×14 |
9,0 |
5,4 |
63–250 |
|
85–95 |
25×14 |
9,0 |
5,4 |
70–280 |
|
95–110 |
28×16 |
10,0 |
6,4 |
80–320 |
|
110–130 |
32×18 |
11,0 |
7,4 |
90–360 |
|
130–150 |
36×20 |
12,0 |
8,4 |
100–400 |
|
150–170 |
40×22 |
13,0 |
9,4 |
100–400 |
|
170–200 |
45×25 |
15,0 |
10,4 |
110–450 |
|
200–230 |
50×28 |
17,0 |
11,4 |
125–500 |
|
230–260 |
56×32 |
20,0 |
12,4 |
140–500 |
|
260–290 |
63×32 |
20,0 |
12,4 |
160–500 |
|
290–330 |
70×36 |
22,0 |
14,4 |
180–500 |
|
330–380 |
80×40 |
25,0 |
15,4 |
200–500 |
|
380–440 |
90×45 |
28,0 |
17,4 |
220–500 |
|
440–500 |
100×50 |
31,0 |
19,5 |
250–500 |
Позначення шпонки за DIN 6885: DIN 6885 A 8×7×40 — шпонка призматична, форма A (заокруглені торці), ширина 8 мм, висота 7 мм, довжина 40 мм. За ГОСТ 23360: Шпонка 8×7×40 ГОСТ 23360-78.
Як встановити шпонку на вал: покрокова інструкція
Крок 1. Вимірювання та підготовка Виміряйте діаметр валу та довжину маточини. За таблицею визначте переріз шпонки b×h. Оберіть довжину шпонки зі стандартного ряду — на 4–6 мм коротшу за паз. Перевірте, що паз на валу відфрезерований точно за шириною шпонки: шпонка повинна входити в паз валу щільно, без люфту.
Крок 2. Очищення та мастило Очистіть паз валу та паз втулки від металевих ошурків, задирів та бруду. Перевірте глибину паза валу (t₁) та паза втулки (t₂) за таблицею. Нанесіть легкий шар моторного масла або мастила на шпонку та паз валу — це запобіжить задирам при запресуванні.
Крок 3. Встановлення шпонки в паз валу Вставте шпонку в паз валу руками або легкими ударами через мідну/латунну вибивачку. Ніколи не бийте молотком по шпонці напряму — деформуєте торець. Шпонка повинна сидіти в пазу валу без люфту за шириною, але з невеликим зазором за висотою.
Крок 4. Насадка маточини Сумістіть паз маточини (втулки) зі шпонкою. Насаджуйте маточину рівним осьовим зусиллям — через прес або за допомогою спеціальної оправки. Не допускайте перекосів при насадці. Для щільних посадок допускається легкий нагрів маточини до 80–100°C.
Крок 5. Контроль встановлення Після насадки перевірте: маточина не повинна мати поперечного люфту. Шпонка повинна щільно торкатися бічних стінок обох пазів — саме через бічні грані відбувається передача крутного моменту. Верхній зазор між шпонкою та дном паза маточини — нормальне явище для призматичних шпонок.
Для розбирання шпонкового з'єднання використовуйте вибивачку з м'якого металу (мідь, латунь, алюміній). Вибивайте шпонку з паза ударами по торцю. Якщо шпонка прикипіла — застосовуйте WD-40 з витримкою 15 хвилин. Повторно не використовуйте шпонки з помітним зносом бічних граней.
Матеріали та покриття шпонок
- Вуглецева сталь (Ст45, Ст50): стандартний матеріал за ГОСТ 23360. Твердість HB 260–300 після нормалізації. Для більшості промислових застосувань.
- Легована сталь (40Х, 40ХН): підвищена міцність та ударна в'язкість. Для важких навантажених з'єднань.
- Нержавіюча сталь A4 (AISI 316): DIN 6885 A форма з нержавійки. Для агресивних середовищ, харчової промисловості, морського застосування.
- Без покриття (чиста сталь): стандарт — шпонки поставляються без захисного покриття; при зберіганні слід уникати вологи.
- Оцинковані: нестандарт, але застосовуються для зовнішніх та вологих умов.
Типові помилки при підборі та встановленні шпонок
|
Помилка |
Наслідок |
Правильне рішення |
|
Шпонка довша за паз валу або втулки |
Шпонка впирається в торець — неможливо насадити маточину |
Довжина шпонки ≤ довжини паза на 2–3 мм з кожного торця |
|
Шпонка меншого перерізу, ніж належить |
Люфт у з'єднанні → удари при реверсі → руйнування шпонки |
Підбирати строго за таблицею для даного діаметра валу |
|
Немає масла або мастила при запресуванні |
Задири та заклинювання шпонки в пазу |
Легке змащення маслом перед встановленням |
|
Удари молотком по шпонці напряму |
Деформація торця шпонки — демонтаж тільки руйнуванням |
Тільки через мідну/латунну вибивачку або оправку |
|
Шпонка стирчить вище поверхні валу |
Маточина не насаджується або має перекіс |
Шпонка повинна виступати точно на t₂ — глибину паза втулки |
|
Криволінійний паз (неточне фрезерування) |
Перекіс шпонки → нерівномірний знос → вібрація |
Паз фрезерувати кінцевою фрезою за кресленням, перевіряти шаблоном |
|
Повторне використання зношеної шпонки |
Знову зношена шпонка — прискорений вихід з ладу вузла |
Шпонку при розбиранні замінювати на нову |
Шпонка — витратний захисний елемент. Якщо шпонку зрізало, це означає, що навантаження перевищило розрахункове або з'єднання не було правильно спроектовано. При заміні зрізаної шпонки завжди аналізуйте причину: можливо, потрібна шпонка більшого перерізу або інша конструкція з'єднання.
