Шпоночные соединения

Шпоночное соединение образуется призматическим или клиновидным стержнем— шпонкой, одновременно находящимся в пазах вала, и насаженной на него детали (втулки, шкива, зубчатого колеса).

Основное назначение шпонки — передача вращающего момента.

Клиновую шпонку (рис. 4.11) забивают в пазы между валом и насаженной на него деталью до упора, поэтому она создает напряженное соединение еще до приложения рабочей нагрузки. Основной недостаток такой системы — неизбежный перекос насаживаемой на вал детали и, как результат, смещение центра тяжести всего соединения. Последнее, как известно, приводит к появлению при вращении неуравновешенной силы, которая вызывает износ и разрушение опор вала.

Поэтому клиновые шпонки применяют сравнительно редко, в основном в тихоходных неответственных передачах.

Рис. 4.11. Соединение клиновой шпонкой

Наиболее распространена призматическая шпонка (рис. 4.12). В отличие от клиновой ее не забивают, а закладывают в паз вала. Подобное соединение требует большей точности при изготовлении, однако оказывается ненапряженным и отсутствует эксцентриситет (смещение осей вала и насаженной на него детали).

Рис. 4.12. Соединение призматической шпонкой

В этом случае момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки.

Призматические шпонки, применяемые в подвижных соединениях (например, посадка перемещаемых блоков зубчатых колес на валах в коробках скоростей станков), крепятся к валу винтами и называются направляющими шпонками.

Разновидностью призматической шпонки являются сегментная и цилиндрическая шпонки, так как принцип работы этих шпонок подобен принципу работы призматической шпонки.

Все виды шпонок стандартизованы.

Соединение, в котором шпонки выполнены за одно целое с валом, называют шлицевым (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Шлицевые валы

Такие соединения по сравнению со шпоночными имеют большую поверхность контакта, а следовательно, и большую нагрузочную способность. Шлицевые соединения обеспечивают также более высокую точность соединения, так как в шпоночном соединении участвуют три детали, а в шлицевом — две.

Клиновые и штифтовые соединения

Клиновое соединение состоит из стержня (тяги), втулки и клина. Соединяющей деталью является клин, который вставляется в сквозные прорези стержня и втулки.

Типичным примером клинового соединения является соединение стержня со втулкой, показанное на рис. 4.14. Стержень имеет поперечный клиновый паз с углом, равным углу клина. Втулка имеет паз постоянного сечения. Соединение обычно затягивают, забивая клин или перемещая его посредством винта.

Рис. 4.14. Клиновые соединения стержня со втулкой:

а – сопряжение по цилиндрической поверхности и торцу;

б – по конической поверхности

Достоинства такого соединения: возможность быстрой сборки и разборки, при этом углы скоса на клине сделаны такими, чтобы предотвратить возможность саморазборки, т. е. чтобы обеспечить самоторможение; возможность создания больших сил затяжки и возможность восприятия больших нагрузок; относительная простота конструкции.

Разновидностью клинового соединения является штифтовое соединение.

Штифты применяют для точного фиксирования взаимного положения деталей и узлов, а также в качестве крепежных деталей и шпонок при действии относительно небольших нагрузок.

Штифт - это гладкий цилиндрический или конический стержень. По сравнению с клиновым штифтовое соединение более технологично и обеспечивает взаимозаменяемость деталей.

На рис. 4.15 показаны примеры соединения цилиндрическим и коническим штифтами.

Рис. 4.15. Соединение штифтом:

а – цилиндрическим, б - коническим