Типы шпонок. 
Метрология, стандартизация и сертификация: взаимозаменяемость

Призматическая шпонка имеет прямоугольное сечение с противоположными параллельными гранями, что обеспечивает передачу крутящего момента боковыми гранями (подробно рассмотрены ниже, см. подпараграф 6.2.2).

Сегментная шпонка (рис. 6.14), подобно призматической, работает боковыми гранями, мало подвержена перекосу, так как шпоночный паз выполняют фрезой. Однако паз под такую шпонку имеет значительную глубину и ослабляет сечение вала. При необходимости по длине вала могут устанавливаться две, а иногда и три шпонки.

К преимуществам сегментных шпонок относятся простота изготовления как самих шпонок, так и пазов под них, к недостаткам — необходимость изготовления глубоких пазов в валах, что снижает прочность последних. В связи с этим сегментные шпонки применяют только для передачи сравнительно небольших моментов.

Тангенциальная шпонка (рис. 6.15) состоит из двух односкосных клиньев с уклоном 1: 100 каждый. Клинья шпонок работают узкими гранями и вводятся в пазы ударом, образуя напряженное соединение. Натяг между валом и ступицей создается в касательном (тангенциальном) направлении. Такие шпонки применяются для валов диаметром свыше 60 мм при передаче больших вращающих моментов с переменным режимом работы. В соединении ставят две пары тангенциальных шпонок под углом 120°. В современном производстве этот тип шпонок имеет ограниченное применение.

Рис. 6.14. Схема шпоночного соединения (а) и варианты конструктивного исполнения сегментных шпонок (б—в).

Рис. 6.15. Схема шпоночного соединения с тангенциальными шпонками.

Клиновая шпонка (рис. 6.16) имеет уклон верхней грани 1: 100.

По месту расположения шпоночного паза клиновые шпонки бывают врезные, на лыске и фрикционные. По форме торцов шпонки различают клиновые шпонки без головки и с головкой, для облегчения демонтажа.

Шпонку устанавливают в паз и ударным способом загоняют на место, обеспечивая напряженное соединение. Клиновая шпонка распирает соединение, вызывая силу прижатия, которая обеспечивает совместное вращение вала и ступицы за счет сил трения. Рабочими гранями являются верхняя и нижняя грани клиновой шпонки.

Основные недостатки клиновых шпонок: обязательная индивидуальная подгонка, что недопустимо при массовом производстве; наличие радиального смещения оси насаживаемой детали по отношению к оси вала, что вызывает дополнительное биение. Поэтому данный тип шпонок применяется сравнительно редко, в основном в тихоходных передачах низкой точности и только для неподвижных соединений.

Рис. 6.16. Схема шпоночного соединения (а) и варианты конструктивного исполнения клиновых шпонок (б—в).

Выбор системы посадок. Посадки шпонок по рабочей поверхности (ширина b) в пазы вала и втулки назначают в системе вала. Стандартами допускаются различные сочетания полей допусков для пазов на валу и во втулке с полем допуска шпонки по ширине. Выбор полей допусков для сопрягаемых и несопрягаемых поверхностей осуществляют по ГОСТ 23 360–78 (см. табл. 6.13 и 6.14).

Различают три типа посадок (соединений):

• • нормальная посадка (нормальное соединение) имеет наибольшее распространение (втулка (зубчатое колесо) расположена по середине вала);
• • свободная посадка (свободное соединение) применяется для направляющих шпонок (зубчатое колесо перемещается вдоль вала);
• • плотная посадка (плотное соединение) используется в случае реверсивного вращения вала или при расположении шпонки на конце вала.