Силовая затяжка

Большое значение для надежности работы шпоночного соединения имеет силовая затяжка. Силы трения между торцом ступицы и упорным буртиком вала воспринимают часть крутящего момента, разгружая шпонку. При циклических нагрузках силы трения эффективно противодействуют угловым микросмещениям ступицы относительно вала, предупреждая выработку и разбивание боковых граней шпонки и наклеп на посадочных поверхностях. Преобладающая доля крутящего момента передается трением.

Наиболее сильную затяжку обеспечивают кольцевые гайки (рис. 4, а). Затяжка шпонки нажимным винтом (вид б) недостаточна. Затяжка на шпонку, наклонно установленную в валу (вид в), вызывает децентрирование соединения и повышение разрывающих напряжений в ступице.

На конусных валах шпонку устанавливают параллельно оси вала (вид г) или параллельно образующей конуса (вид д). Второй способ, усложняющий обработку наклонных пазов в ступице и на валу, применяют только при длинных или крутых конусах (конусность К > 1:10), когда при установке параллельно оси кромки шпонки выходят из пазов на валу и в ступице. Проще в таких случаях применять шпонки увеличенной высоты.

Рис. 4. Затяжка шпоночных соединений

Р ис. 5. Конструктивные разновидности осевой затяжки

На рис. 5 показаны конструктивные разновидности осевой затяжки.

В концевых установках чаще всего применяют кольцевые гайки, затягивающие насадную деталь непосредственно (рис. 5, а), через шайбы (рис. 5, б) или дистанционные втулки (рис. 5, в). Таким же способом затягивают детали в промежуточных установках (рис. 5, г).

Затяжка шестигранными гайками, установленными на хвостовике вала (рис. 5, д), увеличивает осевые размеры конструкции.

В полых валах применяют внутренние гайки (рис. 5, е-з), сила затяжки которых несколько меньше, чем кольцевых. Еще слабее затяжка центральным болтом (рис. 5, и) или несколькими смещенными с центра болтами (рис. 5 к).

На видах л, м (рис.5.) представлена затяжка через центрированные шайбы. Конструкция м предпочтительнее, если необходимо уменьшить осевые габариты.

Для облегчения разборки, особенно в соединениях с переходными посадками, а также в конусных соединениях, вводят съемные устройства, например гайки с дифференциальной резьбой (рис. 5, н). В конструкции (на рис. 5 ,о) гайка при отвертывании снимает ступицу упором в кольцевой стопор 1.

Правила конструирования шпоночных соединений

Диаметр литых ступиц можно уменьшить, усилив только участки расположения шпоночных пазов местными утолщениями или ребрами.

Шпонки с посадками N9 и P9 в пазу неразборны, что следует учитывать при установке деталей с гладким беспазовым отверстием (например, подшипников качения) на ступенчатых валах. Следует избегать установки нескольких насадных деталей на гладких валах на отдельных врезных шпонках (рис. 6, а). Неизбежные погрешности углового расположения шпоночных пазов на валу затрудняют, а иногда делают невозможным последовательное надевание насадных деталей на вал. Целесообразнее монтировать детали на одной шпонке (рис. 6, б).

Рис. 6. Монтаж насадных деталей на гладком валу.

Для возможности демонтажа шпонок предусматривают нарезное отверстие под съемный винт, устанавливают шпонку в пазу, профрезерованном дисковой фрезой, из которого шпонку можно выбить осевой силой, или делают на шпонке косой срез, позволяющий выбить шпонку радиальной силой.

Применяемая иногда при передаче больших крутящих моментов установка деталей на двух или трех шпонках, расположенных под углом, технологически нецелесообразна. Выдержать одинаковые углы расположения пазов на валу и в ступице трудно. Как правило, необходима трудоемкая операция слесарной подгонки шпонок; одна из шпонок в результате подгонки почти всегда получается ступенчатой. В таких случаях лучше применять одну шпонку увеличенного сечения или, если позволяют габариты, удлинять ступицу и шпонку.