Шпонки применяют для закрепления на валах или осях механизмов и машин таких деталей, как маховик, зубчатое колесо, шкив. На рис. 20 показаны клиновые, направляющие, призматические, сегментные и тангенциальные шпонки. Для установки шпонок на деталях делают углубления — шпоночные канавки по формам и размерам шпонок.
Рис. 20. Типы шпонок:
а — клиновая на лыске, б — клиновая врезная (призматическая), в — направляющая, г — сегментная, д — тангенциальная
Шпоночные соединения бывают напряженными (создаваемые клиновыми шпонками и способные передавать крутящий момент и осевую силу) и ненапряженными (создаваемые призматическими и сегментными шпонками и передающие только крутящий момент). Шпонки изготовляют из углеродистой конструкционной стали.
Клиновые шпонки (рис. 20,а) представляют собой клин с уклоном 1:100, который запрессовывается между валом и ступицей. Клиновые шпонки применяют при сборке сборочных единиц, не требующих высокой точности, так как они смещают ось ступицы по отношению к оси вала и при короткой ступице могут вызвать перекос.
Слесарную пригонку клиновых шпонок выполняют слесари высокой квалификации, так как это сложная и трудоемкая oneрация. Сложность пригонки состоит в том, что угол наклона паза насаженной на вал детали должен совпадать с углом наклона шпонки. Пригоняют шпонки припиливанием и пришабриванием по краске.
Призматические шпонки (рис. 20,б) обеспечивают лучшее центрирование вала с сопрягаемой деталью и позволяют осуществлять как неподвижные, так и подвижные соединения. Призматические шпонки закладывают в шпоночные канавки так, чтобы между верхней гранью шпонки и дном канавки верхней детали был зазор. Крутящий момент передается боковыми гранями шпонки, поэтому призматические шпонки должны иметь гарантированный натяг па боковым сторонам в шпоночной канавке.
При сборке соединений призматические шпонки пригоняют сначала по шпоночному пазу на валу, а затем легкими ударами медного молотка или давлением пресса ставят на место. После запрессовки шпонки напрессовывают шкив или зубчатое колесо. После сборки контролируют величину радиального зазора между шпонкой и дном шпоночного паза ступицы.
Направляющие шпонки (рис. 20,в) применяют в тех случаях, когда детали должны свободно перемещаться вдоль вала, например кулачковая муфта, скользящие зубчатые колеса, ступицы конусных, дисковых муфт и т. д. Направляющие шпонки крепят на валу винтами.
Сегментные шпонки (рис. 20,г) работают так же, как и призматические, но применяют их только для неподвижных соединений. Крутящий момент передается через боковые грани шпонок и пазов. Основным преимуществом соединения сегментными шпонками является простота и дешевизна изготовления шпонок и шпоночных пазов.
Тангенциальные шпонки (рис. 20, д), как и клиновые, состоят из двух клиньев с уклоном 1:100. Широкая грань тангенциальной шпонки направлена по касательной к цилиндрической поверхности вала. Затяжка осуществляется ударами молотка по торцу широкой части одного из клиньев. Такие шпонки ставят при диаметрах вала более 100 мм.
