Как калиброванный квадрат используют в машиностроении?

В переводе с польского языка, слово «шпонка» обозначает клин — элемент фиксации двух конструкций. Изделие соединяет детали механизмов, например, ступицы и вала. Когда нагрузка превышает предельное значение, клин разламывается на части. Способ предотвращает порчу ответственных конструкций и механизмов.

Шпонкой фиксируют тела вращения и неподвижные детали. В первом случае изделие не дает сопрягаемым конструкциям смещаться. Клин полностью передает момент вращения. При стыковке неподвижных частей вставка предотвращает проворачивание.

В технических характеристиках указан ресурс износа. При замене старый клин выбивают, на освободившееся место устанавливают новое изделие.

Виды стальных шпонок

Цена изделия зависит от формы, размеров, материала, нагрузок, степени точности, способа изготовления, назначения и условий эксплуатации.

Выпускают конфигурации:

• клиновые («ласточкин хвост»);
• сегментные;
• призматические;
• цилиндрические.

Для изготовления клиньев используют чистотянутую сталь с временным сопротивлением разрыву — не менее 590 МПа. Требования перечислены в ГОСТ 8787-68.

Вторая технология описывает производство шпонок из калиброванного проката: квадратов, шестигранников, треугольных профилей и других видов. Полный список требований содержит регламент ТУ 14-11-245-88:

• заготовками служат прутки сплошного сечения повышенной точности;
• разрез полуфабриката должен соответствовать форме шпонки;
• допускается незначительная дополнительная обработка.

Клинья из калиброванного квадрата применяют при изготовлении деталей:

• транспорта различного назначения: трансмиссии, силовые агрегаты, каркасы кузовов автомобилей;
• техники для сельского хозяйства: тракторов, комбайнов;
• оборудования производственного назначения: станков, прессов;
• бытовых устройств;
• специализированных механизмов, в том числе, с ЧПУ и высокоточных роботизированных комплексов.

При замене изношенной детали учитывают форму и материал изготовления. Если при демонтаже шпонку заклинило, используют профессиональные составы и жидкости типа WD-40. Нарушение сроков проведения профилактических работ уменьшает безопасность производственного процесса.

Преимущество использования шпонок из калиброванного квадрата для потребителя:

• простая установка и демонтаж;
• предотвращение аварийных ситуаций;
• защита от перегрузок высокоточного оборудования;
• экономия денег на покупке дорогостоящих механизмов.

Почему для надежного соединения деталей клином целесообразно использовать калиброванный квадрат?

Шпонки из улучшенного профиля выгодны производителю и потребителю. У калиброванного проката точные размеры и форма. По сравнению со строительным квадратом, качество поверхности на порядок выше.

Метизные предприятия закупают улучшенный профиль, чтобы эффективно работать:

• наращивать производительность труда;
• сокращать время технологического цикла;
• уменьшать себестоимость продукции.

Популярность сортового проката объясняется универсальностью, широким выбором размеров, материалов, способов обработки. В зависимости от комбинации параметров, получают деталь с нужными свойствами.

Клин недорого стоит и эффективно работает. Потребитель продукции предотвращает серьезные поломки:

• экономит деньги;
• выполняет взятые на себя обязательства по производству продукции или ремонту техники;
• поддерживает репутацию серьезного делового партнера.

Из калиброванного квадрата изготавливают клинья с прямыми и закругленными углами. Шпонки скругленной формы предназначены для «мягкого» запуска и остановки механизмов. Изделия монтируют в местах, где допускается незначительное проворачивание деталей. Согласно техническим условиям, R _{минимум.} > 0.3 мм, R _{максимум} < 2,0 мм.

Стальные вставки с прямыми углами обеспечивают жесткое соединение. Сопрягаемые детали работают как единое звено.

Требования к калибровочному квадрату и стальным шпонкам для механизмов

Согласно техническим условиям, клинья изготавливают из профиля, деформированного холодным способом, повышенной точности, поставленного в прутках. Для изделий, которые имеют площадь поперечного сечения до 250 мм², допустимо выбирать заготовки: стержни или проволока в бухтах.

По стандарту № 8559-75, стальной калиброванный квадрат выпускают с параметрами:

• площадью поперечного реза: 9,0-10 000 мм²;
• массой одного погонного метра: 0,071-78,5 кг;
• мерной длиной прутка: 2,0-6,5 м;
• стороной калиброванного квадрата: а = 3,0-100,0 мм.

По требованию заказчика производитель имеет право поставить продукцию с другими размерами.

В стандарте установлены поля допусков: h10-h12. Предельные отклонения по длине для прутков до 4 м — 30 мм, свыше — 50 мм.

Требования к отклонениям от прямолинейности для калиброванного квадрата:

• равномерное распределение по длине;
• соответствие размерам, перечисленным в таблице.

Дополнительные требования:

• В местах реза не допускаются короткие продольные изгибы.
• Не относят к браку следы механической обработки, глубина которых не превышает половины допуска. Номер квалитета (h10-12) указан на чертеже.
• Предельно допустимый размер скручивания на один метр длины — 3⁰.
• На поверхности термически обработанных клиньев допускается оксидная пленка.

Перечисленные параметры соответствуют требованиям установленными для шпоночных заготовок (ТУ 14-11-245-88).

По согласованию с потребителем, на поверхность конструкции наносят защитно-декоративный слой.

Способы изготовления стальных шпонок из калиброванного квадрата

Выбор технологии определяется условиями эксплуатации и возможностями производителя продукции. Для изготовления клиньев используют технологии: рубки, резки, штамповки. В некоторых случаях, после разделительных операций заготовку шлифуют и полируют, нагревают в печи.

На крупных предприятиях шпонки получают на станках с ЧПУ или роботизированных комплексах.

Не всегда в специализированных магазинах есть изделие требуемой формы, размеров и материала. В экстренных случаях слесаря изготавливают небольшое количество квадратных вставок самостоятельно.

Для работы потребуется брусок калиброванного проката, который нарезают на заготовки нужного размера. Выбор инструмента зависит от габаритов и твердости материала. Добиваются заготовки нужной формы с помощью ножовки, сверлильного станка, вырубного пресса.

Чтобы получить конструкцию со сглаженными углами, последовательно отпиливают края. Острые кромки зачищают наждаком. Когда клин готов, конструкцию устанавливают на посадочное место. По результатам «примерки» производят доводку:

• полотняной или бумажной шкуркой;
• специальными брусками;
• бархатным напильником.

По техническим требованиям, материал новой и поломанной шпонки должен быть идентичен. Калиброванный квадрат производят из стали разных категорий. Не составляет труда купить заготовку из требуемого материала. Для работы в условиях повышенной температуры используют заготовки из жаростойких сплавов, при ударных нагрузках — легированные составы повышенной прочности.

Если материалы отличаются, при выборе стали учитывают требования:

• твердость;
• сопротивление на разрыв;
• ударную вязкость;
• специальные условия.

Когда временная шпонка установлена, заказывают деталь серийного исполнения.