 |
Соединения с прямобочным профилем зубьев.
|
|
|
|
Шпоночные. Шлицевые и профильные соединения.
Шпонка – деталь, устанавливаемая в пазах двух соединяющихся деталей и препятствующ9иая относительному повороту или сдвигу этих деталей.
Шпонку используют дл передачи вращающего момента от вала к ступице.
Достоинства – простота конструкции и относительная легкость монтажа и демонтажа.
Основной недостаток – ослабляет вал и ступицу. Способствует возникновению значительной концентрации напряжений изгиба и кручения.
Шпоночные соединения могут быть разделены на две группы:
1. ненапряженные
2. напряженные.
Ненапряженные - осуществляются призматическими и сегментными.
Напряженные – клиновыми и штифтовыми (цилиндрическая шпонка).
Призматические шпонки выполняют прямоугольного сечения соотношением высоты к ширине сечений 1:1 для валов малых диаметров до 1:2 для валов больших диаметров. Концы шпонок могут быть плоскими или скругленными. Рабочими у призматических шпонок являются боковые грани. Шпонку врезают в вал и ступицу на глубину 0,5 ее высоты h.
 |
Условие прочности
(1)
.
У стандартных шпонок размеры подобраны таким образом, что нагрузку соединения ограничивает не напряжением среза, а напряжением снятия. Поэтому при расчетах обычно используют только формулу (1).
Параллельность граней призматической шпонки позволяет осуществлять подвижные в осевом направлении соединения ступицы с валом. Силы трения, возникающие в подвижном соединении при перемещении ступицы, могут нарушить правильное положение шпонки. Поэтому ее рекомендуют крепить к валу винтами.
Сегментная шпонка
Глубокая посадка шпонки обеспечивает ее более устойчивое положение, чем у призматической шпонки.
|
|
|
Однако глубокий паз значительно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки используют главным образом для закрепления деталей малонагруженных валов.
Условие прочности
.
При длинных ступицах можно ставить в ряд по оси вала две сегментные шпонки.
Конструкция соединения с цилиндрической шпонкой (штифтом).
Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на концах вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал.
При значительных нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки
.
Материалы.
Стандартные шпонки изготавливают из чистотянутых стальных прутов – углеродистой или легированной стали с пределом прочности не менее 500мПа.
Призматические шпонки нашли широкое применение в машиностроении. Простота конструкции и низкая стоимость – это основные достоинства.
Отрицательные свойства:
- соединение ослабляет вал и ступицу шпоночными пазами;
- концентрация напряжений в зоне шпоночной канавки снижает сопротивление усталости вала.
Шпоночные соединения не рекомендуется применять для быстроходных динамически нагруженных валов. Технологическим недостатком призматической шпонки является – трудность обеспечения их взаимозаменяемости или необходимость пригонки и подбора шпонки по пазу.
Пригонкой стараются обеспечить устойчивое положение шпонки в пазе, т.к. перенос значительно ослабляет соединение.
Все размеры шпонок стандартизованы. Стандарт предусматривает для каждого диаметра вала определенные размеры поперечного сечения шпонки. Поэтому при радиусах R и b выбирают по справочнику, а l задают, исходя из длины ступицы.
В случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. Однако это связано с трудностями технологического характера, а также ослабляют вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения почти не используют. Их заменяют зубчатыми соединениями.
|
|
|
Шлицевые соединения.
Шлицевые соединения образуются выступами – зубьями на валу и соответствующими впадинами – шлицами в ступице.
Рабочими поверхностями являются боковые стороны зубьев. Зубья на валах получаются фрезерованием, строганием, накатыванием. Зубья в ступице образуют протягиванием или долблением. Все размеры шлицевых соединений стандартизованы.
Достоинства:
1. Обеспечивается лучшее базирование деталей (соединяемых) и более точное направление при осевом перемещении.
2. Уменьшается число деталей соединения (шлицевых – 2, шпоночных – 3).
3. При одинаковых габаритах допускают передачу больших крутящих моментов за счет большей поверхности контакта.
4. Обеспечивается высокая надежность при динамических и реверсивных нагрузках вследствие равномерного распределения нагрузки по зубьям.
5. Вал зубьями ослабляется незначительно; шлицевой вал можно рассчитывать на прочность также, как и гладкий, диаметр которого равен внутреннему диаметру зубчатого вала.
6. Уменьшается длина ступицы.
Недостаток – более сложная технология изготовления, а, следовательно, более высокая точность.
Шлицевые соединения различают:
- по характеру соединения – подвижные и неподвижные;
- по форме зуба – прямобочные, эвольвентные, треугольные;
- по способу центрирования ступицы относительно вала:
1) с центрированием по наружному диаметру D;
2) с центрирование по внутреннему диаметру d;
3) с центрированием по боковым поверхностям зубьев.
Соединения с прямобочным профилем зубьев.
- используются в подвижных и неподвижных соединениях. Имеют постоянную толщину зубьев. Выполняют с различными способами центрирования. В соединениях, где требуется валы и ступицы, применяют центрирование по одному из диаметров. Наиболее технологично центрирование по наружному диаметру, которое рекомендуется при твердости внутренней поверхности ступицы 
. Калибровку центрирующих поверхностей ступицы выполняют протягиванием, а калибровку вала – шлифованием. Центрирование по внутреннему диаметру рекомендуется при высокой твердости материала ступицы, когда калибровка отверстий протяжкой невозможна.
|
|
|
Центрирование по боковым поверхностям обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям.
Рекомендуется для передачи значительных переменных ударных нагрузках при пониженной точности центрирования.
Стандартом предусмотрено три серии соединения с прямобочным профилем зубье:
1. легкую;
2. среднюю;
3. тяжелую.
Они отличаются высотой и числом зубьев.
Соединения с эвольвентным профилем зубьев.
- предпочтительны при больших диаметрах валов. Для сравнительно малых и средних диаметров преимущественно применяют соединения с прямобочными зубьями. Стандарты на зубчатые соединения предусматривают диаметры до 500 мм с эвольвентным профилем и лишь до 125 мм с прямобочным. Соединения с эвольвентным профилем зубьев выполняют с центрированием по боковым граням или наружному диаметру вала. По сравнению с прямобочными соединениями имеют повышенную прочность благодаря большому количеству зубьев и утолщению зубьев к основанию, позволяют использовать типовые процессы зубонарезания. Используются для передачи значительных крутящих моментов.
|
|
|
