З’єднання призматичними шпонками
З'ЄДНАННЯ ТИПУ ВАЛ-маточини
Шпонкові з'єднання - з'єднання типу вал-маточина за допомогою шпонки
Шлицевое з'єднання - з'єднання двох деталей: валу і маточини колеса (шківа і т.п.), причому вал має виступи - зуби, що входять у западини (шліци) відповідної форми в ступиці.
Штифтове з'єднання - з'єднання типу вал-маточина за допомогою штифта.
Пресування - з'єднання деталей під пресом, шляхом запрессованія або напрессованіе деталі (вивчалося вище, це є пресове з'єднання).
Шпонка - деталь шпоночно з'єднання, що закладається одночасно в пази валу і маточини.
Штифт - це деталь у вигляді циліндричного або конічного стрижня встановлюється з натягом радіально або паралельно осі (кругла шпонка).
Профільне з'єднання - це нерухоме з'єднання вала і маточини, причому вал має певний профіль поперечного перерізу і входить у відповідний отвір маточини.
Кулькове шлицевое з'єднання - це рухоме з'єднання вала і маточини, робочими елементами якого є кульки входять до відповідних пази валу і маточини.
Вони призначені для кутовий або осьової фіксації маточин деталей (зубчастих коліс, зірочок, шківів і т.п.) на валах.
Шпонкові з'єднання здійснюються за допомогою спеціальних додаткових деталей-шпонок, які представляють собою сталевий брус, що вставляється в пази валу і маточини.
Класифікація з'єднань і види шпонок
Шпонкові з'єднання ділять на дві групи:
- ненапружені. в яких використовують призматичні або сегментні шпонки;
- напружені. здійснювані клиновими, тангенціальними і
Найбільш повна класифікація шпонкових з'єднань дана на малюнку 6.1.
Малюнок 6.1 - Класифікація шпонкових з'єднань
Розрізняють нерухомі і рухомі шпонкові з'єднання. У нерухомих шпонкових з'єднаннях маточини не можуть переміщатися по валу в осьовому напрямку, а у рухливих з'єднань маточини можуть переміщатися по валу, в цьому випадку використовують досить довгі напрямні шпонки які кріпляться до валу гвинтами.
Найбільше застосування в машинобудуванні мають ненапружені з'єднання, тому обмежимося їх розглядом. Зауважимо, що в курсі машинобудівного креслення студенти вже знайомилися з конструкцією таких з'єднань, геометричними параметрами шпонок і їх позначенням.
У напружених шпонкових з'єднаннях використовують клинові шпонки, проте вони викликають радіальний зсув ступиці щодо валів, що призводить до появи дисбалансу. В даний час клинові шпонки застосовуються вкрай рідко. Конструкція найбільш поширених різновидів напружених шпонкових з'єднань дана на малюнку 6.2.
Малюнок 6.2 - Найбільш поширені конструкції напружених шпонкових з'єднань
З'єднання призматичними шпонками
Ці сполуки найбільш широко застосовують в машинобудуванні; призматичні шпонки стандартизовані і їх розміри вибирають по ГОСТ 23360-78.
Переваги: простота конструкції і низька вартість.
Недоліки: вал і маточина ослаблені шпонковими пазами; в зоні паза виникає концентрація напружень, що знижує втомну міцність деталей з'єднань; важко забезпечити їх взаємозамінність, останнім викликає необхідність ручного підгонки або підбору шпонки по пазу; малонадійний робота з'єднань при дії ударних, реверсивних і циклічних навантажень.
Шпонки загальномашинобудівного призначення зазвичай виготовляють з вуглецевих сталей 45 і 50 з прокату, або чисто тягнених профілів. У сильно навантажених з'єднаннях застосовують шпонки з легованих сталей, наприклад зі сталі 40Х з термічною обробкою до твердості 35 ... 45 HRC.
Ширину b і висоту h призматичних шпонок вибирають по ГОСТ23360-78 в залежності від посадкового діаметра d з'єднання.
Найбільш поширені конструкції призматичних шпонок дані на малюнку 6.3.
Малюнок 6.3 - Конструкції призматичних шпонок
Зазвичай призматичні шпонки вставляють в паз вала з натягом без додаткового кріплення, а в паз маточини з невеликим проміжком. Осьове фіксування шпонки на валу найбільш просто здійснюють застосуванням глухого паза, виготовленого кінцевий (палацовий) фрезою. Однак. Найбільш переважно виготовлення паза на валу дисковою фрезою, при цьому досягається більш висока точність виготовлення розміру b паза і менша концентрація напружень, однак, при цьому осьова фіксація шпонки менш надійна.
Шпонкові пази в ступиці виконують довбанням (струганням) або протягуванням одношліцевой протяжкой.
Розрахунок шпоночно з'єднання з призматичної шпонкою представлений на малюнку 6.4.
Малюнок 6.4 - Розрахунок з'єднання з призматичними шпонками
Чинний на з'єднання крутний момент Т викликає напруги зрізу і напруги зминання на бічних гранях шпонки. І пазів маточини і вала. При стандартизації розміри поперечного перерізу шпонок. а також глибину врізання шпонок в маточину і в вал приймають таким чином, щоб несучу здатність з'єднання визначали напруги зминання на бічних гранях шпонки. Для спрощення розрахунків вважають, що напруги зминання (тиск) розподілені рівномірно по площі контакту бічних граней шпонок і пазів шпон, а плече рівнодіючої цих напруг дорівнює половині діаметра вала в місці установки шпонки При цьому, тиском на робочі поверхні шпонок і пазів. виникають під час посадки шпонок в паз вала з натягом. нехтують.