Шпонка – это важная деталь любого механизма, в котором используется движение вала и ступицы. Данный компонент имеет форму прутка, одна часть которого устанавливается на вал, другая – на ступицу таким образом, что при движении данные элементы поворачиваются в одной оси друг к другу. Такой тип механизма был разработан для повышения показателя КПД и используется практически во всех механизмах подвижного и неподвижного типа.
Шпоночное соединение используется в различном оборудовании, где необходима жесткая фиксация отдельных компонентов системы. Помимо повышения КПД, данный элемент исполняет роль предохранительного узла и защищает оборудование от поломки при интенсивной эксплуатации. В режиме активной эксплуатации любой механизм достигает точки, при котором уровень крутящего момента будет максимальным. При таких обстоятельствах подвижные части механизма могут сломаться из-за оказываемого воздействия, но присутствие шпонки снижает опасность появления деформации.
Такая конфигурация механизма распространена в машиностроении, отличается простотой изготовления и низкой себестоимостью. Производители продукции предлагают широкий ассортимент деталей такого назначения, выбор того или иного типа зависит от назначения механизма и условий эксплуатации. Основные функции такого соединения:
- защита подвижных и неподвижных узлов при интенсивной эксплуатации оборудования;
- надежная фиксация узлов механического типа в любых системах;
- предотвращение проворачивания узла и ступицы, что приводит к механическим поломкам;
- повышение общих параметров прочности и долговечности механизма.
Шпоночные соединения встречаются в различном оборудовании, данный тип соединения считается одним из наиболее распространенных.
Технические обозначения шпоночных соединений
Компоненты шпоночного типа отмечаются на технических чертежах любого оборудования, для обозначения используются общие стандарты, прописанные в федеральном ГОСТе. Для унификации технических данных был разработан регламент, в котором приводится свод правил для условного обозначения соединительных узлов.
Данная часть механизма может быть высокой, иметь нормальную высоту или быть направляющей. На чертеже параметры узла дополняются диаметром вала, обозначением крутящего момента, длиной и сечением. Основные положения для создания технических эскизов приводятся в ГОСТ 23360-78.
Достоинства и недостатки шпоночного соединения
К достоинствам шпоночного соединения относят быстрый монтаж и простоту изготовления. В случае необходимости механизм с таким узлом можно быстро отремонтировать и заменить сломанные детали новыми элементами.
Несмотря на высокую эффективность и повышенную прочность, шпоночное соединение имеет ряд недостатков. Главным минусом такого узла считается ослабление ступицы и вала, так как поперечное сечение уменьшается, но степень напряжения не спадает. Существует еще один недостаток, который присутствует только в тех механизмах, где шпонка устанавливается свободно и место соединения имеет небольшие зазоры. В таких системах наличие зазора при интенсивной эксплуатации приводит к увеличению вибрации и поломке оборудования.
Основной недостаток соединительного компонента – негативное влияние на остальные части механизма можно минимизировать. Для увеличения рабочего потенциала необходимо точно подогнать размер шпонки, чтобы при подключении не образовались зазоры. Стандартным подходом к решению такой проблемы является индивидуальное изготовление соединительного компонента, чтобы место подключения в точности повторяло все конструктивные особенности установочного паза.
Индивидуальная подгонка решает проблему появления зазоров, но такой подход не используется в серийном производстве. Обработка шпонки для получения формы определенного размера осуществляется механическим способом и потребует много времени и затрат. Трудоемкость процесса подгонки не дает возможности использовать данный метод для производства деталей в большом количестве, но станет отличным решением для индивидуальной настройки механизмов.
