Шпонковими називають з’єднання, призначені для закріплення на ватах і осях зубчастих коліс, зірочок, шківів та інших деталей за допомогою шпонок для передавання крутного моменту від вата до маточини насадженої детаті або навпаки. Крім того, шпонками на вату фіксують розміщення деталей в осьовому напрямку.

Шпонка — це деталь, яку вставляють у пазах вата й насадженої на нього детаті. За характером роботи розрізняють ненапружені (призматичні й сегментні) і напружені (клинові й тангенціальні) шпонки, а також нерухомі і рухомі шпонкові з’єднання.

Шпонкові з’єднання прості й зручні для складання та розбирання. їхнім недоліком є те, що шпонкові пази послаблюють переріз деталей і зменшують жорсткість під час кручення, а це може призвести до руйнування деталей.

Призматичні шпонки (рис. 9.1, а) бувають звичайні та високі з округленими або плоскими кінцями. Вони призначені для нерухомих з’єднань маточин з валами й забезпечують добре центрування вала із спряжуваними деталями. Призматичні шпонки встановлюють у пазах із натягом по бокових (вузьких) сторонах і з обов’язковим зазором між широкими гранями шпонки та дном паза маточини, тобто в них має бути радіальний зазор. У перерізі вони мають форму прямокутника із взаємно паралельними протилежними гранями. Крутний момент передають бокові грані.

Сегментні шпонки (рис. 9.1,6) використовують тільки для нерухомих з’єднань. Вони, як і призматичні, передають крутний момент боковими гранями. Перевагою сегментних шпонок є простота виготовлення, а недоліком — необхідність виготовлення глибоких пазів у валах, що знижує їхню міцність. Тому сегментні шпонки використовучотьдля передавання невеликих крутних моментів. За потреби на валу встановлюють дві або більше сегментних шпонок.

Напрямні шпонки (рис. 9.1, г) — це призматичні шпонки, які використовують у рухомих з’єднаннях для переміщення охопленої (зовнішньої) деталі вздовж вала. їх кріплять за допомогою гвинтів. Під час з’єднання шпонку вставляють у паз із менш щільною посадкою, але з додатковим

кріпленням гвинтом, а в пазу охопленої деталі роблять вільну посадку (для переміщення).

Ковзні шпонки (рис. 9.1, в) використовують замість напрямних, коли потрібно перемістити охоплену деталь уздовж вала на значну відстань. Такі шпонки рухаються разом із цими деталями й з’єднуються між собою за допомогою спеціального виступу циліндричної форми.

Рис. 9.1. Види шпонок:

а — призматичні із заокругленими та прямими торцями; б — сегментні; в — ковзні; г — напрямні; Г— клинові: 1 — тангенціальні, 2 — з головкою, З — з плоскими торцями, 4 — з круглими торцями

Клинові шпонки (рис. 9.1, ґ) — це клин із нахилом 1 : 100, який запресовують між валом і маточиною. Вони мають прямокутний переріз і широкі робочі грані. Для звичайних клинових шпонок на валу роблять паз без нахилу, а на маточині — нахил щодо осі. Клинові шпонки використовують для складання вузлів, які не вимагають високої точності, оскільки вони зміщують вісь маточини щодо осі вала й у разі короткої маточини можуть спричинити перекоси з’єднання. Залежно від виду посадкового місця на валу (паз або лиска) з’єднання називають врізним або клиновим на лисці.

Врізні шпонки встановлюють у пази вала й маточини. Такі шпонки забезпечують передавання значних крутних моментів і надійність з’єднання, але знижують міцність вала на 6-10 %.

Шпонки на лисці встановлюють на спеціальний зріз (лиску), виконаний на валу. Такі шпонки значно гірше утримують маточину з валом, але лиска менше послаблює вал.

Фрикційні шпонки мають сферичну опорну поверхню, яка відповідає діаметру вала. їх використовують у приладобудуванні. Такі шпонки не можуть передавати значні крутні моменти, хоча міцність вала не знижується.

Тангенціальні шпонки (рис. 9.1, Г, поз. 1; с. 53) складаються з двох клинів із нахилом 1 : 100, які мають загальний поперечний переріз у формі прямокутника. Клини встановлюють назустріч один одному в паз вала, забезпечуючи передавання крутного моменту тільки в один бік. За потреби реверсивного руху встановлюють дві шпонки під кутом 120°, які передають значні крутні моменти, але знижують міцність вала. Є два виконання тангенціальних шпонок: нормальні (для діаметрів 60-100 мм) і підсилені (для діаметрів 100— 1000 мм).

Це матеріал з підручника "Види з’єднань" Гуменюк, Паржницький 2021