Презентация к уроку на тему "Шпоночное соединение"

Шпоночное соединение подразумевает под собой
высоконадежное соединение между двумя
различными деталями одного механизма. Как
правило, в роли этих деталей выступают ведущие и
ведомые элементы системы, например, вал и
шкив, вал и ступица, вал и зубчатое колесо.

Шпоночное соединение считается соединением
разборного типа. Это означает, что такую
конструкцию можно неоднократно разбирать и
собирать обратно при необходимости, например,
при износе основного крепежного элемента. При
этом после проведения данных разборочно-
сборочных работ итоговый КПД будет точно таким
же, как и при первой сборке.

Собственно, самим крепежным элементом в
соединении является обычная стальная шпонка.
Примечательно, что переводе с Польского языка
шпонка обозначает «клин». Такое название она
получила как раз за счет своей конструкционной
клиновидной формы, а также из-за принципа
действия.

Несмотря на то, что с течением времени кроме
клиновых шпонок появились и другие виды
шпонок — сегментные, призматические и даже
тангенциальные, основной принцип действия у
подобных стальных изделий остаётся абсолютно
таким же.

По конструкционным особенностям изготовления
эти виды шпонок имеют следующие отличия:
Призматическая шпонка ГОСТ 23360-78 —
используется в зависимости от варианта
исполнения. Различают изделия направляющего,
закладного и скользящего действия.
Труднозаменимы. Могут опрокинуться при износе.

Сегментная шпонка ГОСТ 24071-97 — используется
для фиксации деталей на валах при низкой
нагрузке. Этот вид имеет невысокую прочность,
однако достаточно прост в изготовлении и
обладает невысокой стоимостью.

Клиновая шпонка ГОСТ 24068-80 — применяется
крайне редко из-за того, что форма изделия
создает внутри соединения излишнее напряжение,
а это чревато появлением радиального сдвига и
последующей деформации.

Цилиндрическая шпонка ГОСТ 12207-79 —
применяется для создания соединения на концах
валов. Обязательным условием использования
считается одинаковая твердость и плотность
соединяемых шпонкой материалов.

Тангенциальная шпонка ГОСТ 24069-97 — это
разновидность клиновых шпонок. Её особенность
— широкая грань поверхности, за счет которой
установка происходит по касательной вала с
сечением больше 100 мм.

Кроме приведенных выше госстандартов
существуют другие нормативные
документы, регулирующие процесс изготовления
шпонок. В частности, это правила немецкого
института по стандартизации — DIN. Само собой,
немецкие требования к производству в
большинстве имеют значительные отличия от
отечественных, да и в целом, существует очень
большое число стандартов производства, в
зависимости от конфигурации и предназначения
изделия.

Однако есть и взаимозаменяемые стандарты,
например немецкая сегментная
шпонка DIN 6888 — это в принципе та же самая
отечественная сегментная шпонка ГОСТ 24071-97.
Таким образом, в зависимости от того, какие
именно виды шпонок использовали при фиксации
узлов механизма, будет зависеть
работоспособность и долговечность шпоночного
соединения. Дело в том, что стальная
шпонка устанавливается в специальные пазы как
на валах, так и на осях соединяемых ими деталей.

Подобное расположение позволяет избежать
взаимного проворачивания деталей, а при
избыточных нагрузках, под воздействием больших
сил, шпонка попросту срезается в месте
соприкосновения, тем самым позволяя сохранить
все рабочие узлы совершенно без каких-либо
существенных повреждений их функционала.

Более того, стальная шпонка часто используется
для передачи крутящего момента от одного
ведущего вала к другому ведомому
элементу, обеспечивая при достаточно невысокой
себестоимости довольно хороший уровень
КПД. Шпоночное соединение считается вполне
надежным способом соединения деталей, имеющим
множество преимуществ. Однако и здесь есть свои
существенные недостатки. Для посадочного места
шпонки на валах и осях фрезами и резцами
проделываются специальные отверстия, значительно
ослабляющие нагрузочную способность у
соединяемых деталей из-за превышения допустимого
уровня напряжений.

Тем не менее, шпоночное соединение имеет так
же множество достоинств, благодаря которым
подобный способ для фиксации деталей применяется
практически во всех отраслях тяжелого и легкого
машиностроения, а также в приборостроении и
станкостроении и других производственных сферах. В
частности, стальная шпонка имеет несложную
конструкцию, с легкостью устанавливается и при
необходимости демонтируется, имеет хорошую
надежность и совсем невысокую стоимость. При этом
для различных целей возможно выбрать наиболее
оптимальные виды шпонок, отличающиеся
формой, размерами и материалом изготовления.