Шпонки. Їх види і матеріали виготовлення

Що таке шпонки?

Шпонка - це металевий елемент певної форми, який використовується для фіксації валів і маточин, муфт, дисків, які надягають на них. Закріплення здійснюється завдяки симетричним пазам усередині деталей, що з'єднуються, в які входить шпонка. Вона запобігає осьовому зміщенню, сприяючи 100% передачі крутного моменту. Розглянемо, в чому перевага використання шпонок, які існують види, з чого виготовляють і як правильно збирати і розбирати подібні з'єднання.

Переваги

Одна з головних переваг шпонки - можливість створити надійне розбірне з'єднання. Конструкція розрахована на серйозні навантаження, служить тривалий час, але за необхідності її можна завжди розібрати для полегшення доступу до інших вузлів, ремонту, транспортування агрегату по частинах на інше місце.

Серед інших переваг:

   простота вузла. Шпонка монтується в паз на валу та відповідній частині. Для підготовки паза використовують фрезер, але канавку можна зробити болгаркою, дрилем або випиляти вручну напилком. Збирання і розбирання дуже легкі, часто не потрібує спеціального інструменту. Візуально можна оцінити стан, щоб визначити ступінь зношеності, надійність кріплення;

   запобіжна функція. Елемент, що блокує провертання на осі, виконується з порівняно м'якого матеріалу, який поступається за міцністю основним вузлам конструкції. За нормальної роботи пристрою, міцності шпонки достатньо для передачі крутного моменту і збереження співвісності деталей. Коли навантаження перевищує допустиме, з'єднувальний елемент руйнується (зазвичай зрізається, злизується), що зберігає дорожчі вузли від пошкодження;

   доступна ціна. Для виготовлення шпонок не потрібне складне обладнання. Проста форма без різьби знижує собівартість під час виробництва, тому купити шпонки дешевше, ніж придбати інші вузли для фіксації валів і маточин між собою.

Використовують шпонки у верстатах, автомобільній промисловості, побутовій техніці. Нерідко їх можна зустріти на валах електродвигунів або двигунів внутрішнього згоряння, що з'єднуються зі шківами, муфтами, блочками.

Види шпонок

Важлива вимога при виготовленні шпонок - точний розмір, що відповідає прорізу. Серед популярних варіантів за шириною паза: 3/5/8/10/16 мм. За перетином часто використовують у вузлах і агрегатах версії 4х4 мм, 8х7 мм, 6х6 мм. Спосіб посадки буває вільний і щільний. У першому випадку елемент просто вставляють у паз. Можливий невеликий люфт, що створює додатковий шум при початку обертання механізму. Щільний спосіб посадки передбачає прихоплювання вставки зварюванням з торців, а також більш щільну підгонку за розміром паза на відповідній частині.

Існує кілька різновидів шпонок за конфігурацією:

   клинові. Виготовляються за DIN 6887 або ISO 774. Розраховані на фіксацію конусних елементів. Можуть монтуватися без паза - просто забиваються і розклинюють собою дві деталі, фіксуючи їхнє положення. Застосовуються у вузлах із незначним навантаженням. Відносяться до найдешевших видів, оскільки виготовляються з м'яких матеріалів. Мають упор на торці для зворотного вилучення, коли з'єднання потрібно розібрати.

   призматичні. Мають кілька паралельних граней. Виконуються за DIN 6885/DIN 6880 і ISO 2591 довгої форми із закругленими або плоскими краями. Здатні переносити підвищені навантаження, тому застосовуються у відповідальних механізмах, наприклад, верстатах або автомобілях.

   сегментні. Випускаються за DIN 6888 і ISO 3912. Мають перетин півсфери. Закруглений бік вставляється в проріз на валу, а рівний - у муфту. За рахунок збільшеного розміру заглиблення під півсферу така деталь здатна переносити збільшені навантаження. При цьому саме з'єднання досить компактне, тому може використовуватися у вузьких конструкціях.

   циліндричні. Штифт із круглим перетином. Підходить для торцевого кріплення. Отвори під бочонок створюються безпосередньо під час встановлення. Найчастіше такий тип застосовується в ГБЦ автомобілів.

Із чого виготовляють шпонки

Шпонки бувають напружені та ненапружені, від чого залежать їхні характеристики міцності та матеріали виготовлення:

   нержавіюча сталь для деталей, що контактують із технічними рідинами;

   маловуглецева сталь без покриття для недорогих механізмів;

   марка 45 - конструкційна сталь із високим вмістом вуглецю для фіксації середньо відповідальних деталей;

   марка 50 - вуглецева сталь для відповідальних вузлів, що відрізняється підвищеною міцністю і стійкістю до імпульсного тиску.

Можливе виготовлення шпонок із пластику в іграшках або примітивних механізмах побутової техніки, що не піддаються навантаженням. Розбирання шпонкових з'єднань виконується шляхом випресовування або вибивання вала з посадкового місця.