§ 2. Шпоночные и шлицевые соединения

Чтобы закрепить на валах или осях механизмов и машин такие детали, как маховик, зубчатое колесо или шкив, приме­няют шпонки клиновые, призматические, сегментные, танген­циальные (рис. 8), Для установки шпонок на валу и во втул­ке закрепляемой детали делают канавки, образующие паз, соот­ветствующий по форме и размерам шпонкам.

Клиновые шпонки вводятся в паз с некоторым уси­лием. Силы трения, возникающие на широких гранях шпонки, позволяют передавать крутящий момент от вала к детали или наоборот. Клиновая шпонка может вызвать некоторый пе­рекос детали на валу, что является ее существенным недостат­ком. Клиновые шпонки, установленные в канавках вала и втулки, называются врезными. Иногда врезные шпонки изго­тавливаются с головками, которые облегчают извлечение шпон­ки из паза при разборке соединения.

Врезные шпонки применяют для соединения деталей, которые передают большие крутящие моменты. Если эти моменты не слишком велики, то вал обрабатывают «под плос­кость» и применяют шпонку на лыске.

Призматические и сегментные шпонки изготовляют всегда врезными. Их вкладывают в канавку на валу или во втулке закрепляемой детали свободно (но без качки). Призматические шпонки употребляются и тогда, когда требуется переме­щение детали (например, зубчатого колеса) вдоль вала, на котором она закреплена. Такие направляющие шпонки имеют большую длину в соответствии с необходимой величи­ной перемещения и укрепляются в канавке вала с помощью винтов.

Шпонки изготовляются стандартных размеров и выбирают в зависимости от диаметра вала.

Рис. 8. Шпонки:

а — клиновая; б — призматическая; в — сегментная; г — тангенциальная.

Для соединения деталей применяются также штифты (рис. 9), цилиндрические или конические стержни, которые плотно под­гоняются к отверстиям в деталях. Примером может служить соединение винта с подвижной губкой слесарных параллельных тисков. Нередко штифты применяются для таких соединений, где требуется достигнуть строго определенного положения собираемых деталей; такие штифты называются установочны­ми и применяются при сборке узлов станков, двигателей внут­реннего сгорания и других машин.

Шлицевые соединения (многошпоночные) применяются в пе­редаточных механизмах для соединения валов с зубчатыми ко­лесами и муфтами, например в коробках скоростей металло­режущих станков и автомобилей. Шлицевое соединение напо­минает шпоночное, только вместо одной канавки по всей окружности вала делается несколько канавок и выступов (шлицев) прямоугольного, треугольного или фасонного профиля (рис. 10). Точно такие же шлицы делаются в ступице детали.

Ш лицы позволяют осу­ществлять продоль-ное пере­мещение детали по валу.

Хотя шлицевые соедине­ния более сложны по своему устройству и способам изго­товления, чем соединения шпоночные, их преимущества бесспорны: они обеспечивают точ­ное распо-ложение детали на валу, позволяют передавать очень большие крутящие моменты, долговечны и износоустойчивы.

§ 3. Сварные и заклепочные соединения

До применения сварки заклепочные соединения широко при­менялись для неподвижного и неразъемного соединения дета­лей рам, мостов, котлов и т. п. В заклепочных соединениях детали соединяют заклепками (рис. 11) внахлестку или при помощи накладок встык (рис. 12).

Рис. 11. Заклепки:

а — с полукруглой головкой; б — с потайной головкой; в — с полупотайной головкой.

Для выполнения работ по клепке применяют не только руч­ные, но и такие механизированные инструменты, как пневмати­ческие или электрические клепальные молотки.

Рис. 12. Заклепочные соединения:

а — внахлестку; б — встык с накладками.

Место заклепочного соединения называют швом. На заклеп­ку действуют силы, которые могут ее срезать, если будут достаточно большими. Кроме того, если заклепка ставится в горячем виде, на нее действуют и растягивающие силы, так как она при остывании делается короче и сильно сжимает склепываемые части.

П ри выполнении заклепочных соеди­нений надо правильно выбрать вид шва, расположение и количество отверстий, размеры и материал заклепок, чтобы соединение выдержало определенные нагрузки.

Заклепочные соединения имеют ряд недостатков: процесс клепки довольно трудоемкий (разметка, сверление отвер­стий» склепывание), требующий сравни­тельно сложного оборудования; сами соединения недостаточно прочны, так как отверстия в соединяемых деталях ослаб­ляют .их, соединения получаются гро­моздкими и тяжелыми. Поэтому вместо заклепочных сейчас широко применяются сварные соединения.

Существует несколько типов свар­ных соединений: стыковое, внахдестку, тавровое, угловое (рис. 13).

Сварные соединения, выполняются гораздо быстрее, чем Заклепочные, про шее их, обеспечивают экономию материала, позволяют получать более легкие конструкции.

Сварка находит сейчас самое широкое применение при из­готовлении паровых котлов, резервуаров для жидкостей и га­зов, в строительстве. Использование сварки позволяет заменить чугунные литые детали более легкими, стальными, что обеспечивают значительную экономию металла при изготовлении станин крупных станков, блоков двигателей, статоров мощных гидро­турбин. Сварку применяют при строительстве газопроводов, линий электрической передачи, мостов и других сооружений. При помощи сварки быстро и прочно изготовляют кузовы автомобилей, железнодорожные вагоны, корпусы морских судов.