- Не позволяет распространяться усталостным трещинам, таким образом повышает надёжность всего изделия.
- Позволяет соединять не поддающиеся сварке материалы.
Лекция 5
Шпоночное соединение
Шпонка - деталь, устанавливаемая в разъем двух соединяемых деталей и препятствующая их взаимному перемещению. Шпоночные соединения относятся к подвижным разъемным соединениям. Для выполнения шпоночного соединения на валу фрезеруют паз под шпонку, такой же паз делают в отверстии насаживаемой на вал детали. Шпонка одновременно входит в эти пазы и соединяет вал с деталью, например с зубчатым колесом, обеспечивая передачу крутящего момента.
Применяется чаще всего для передачи вращающего момента. По характеру работы различают ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные) шпонки, а также неподвижные и подвижные шпоночные соединения.
Рис.1
Призматические шпонки бывают нескольких видов и конструкций, но в общем и целом, их можно разделить на следующие типы:
· обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами.
· направляющие, с креплением на валу, применяемые при необходимости перемещения ступицы вдоль вала.
· скользящие (ГОСТ 12208-66), перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей, с которой соединены посредством цилиндрического выступа.
Шпоночное соединение образуют вал, шпонка и ступица колеса (шкива, звездочки, маховика и т.д.).
Достоинствами шпоночного соединения являются простота конструкции, низкая стоимость, удобство сборки-разборки, вследствие чего их широко применяют во всех отраслях машиностроения. К недостаткам шпоночного соединения можно отнести ослабление вала и ступицы шпоночными пазами. Шпоночный паз не только уменьшает поперечное сечение, но и вызывает значительную концентрацию напряжений. Шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов.
Шпонки стандартизованы:
- призматические шпонки – ГОСТ 23360-78
- сегментные шпонки – ГОСТ 24071-97
- цилиндрические шпонки (штифты) – ГОСТ 3128-70, ГОСТ 12207-79
- клиновые шпонки – ГОСТ 24068-80
- тангенциальные клиновые шпонки – ГОСТ 24069-97, 24070-80
В машиностроении наибольшее распространение нашли ненапряженные неподвижные шпоночные соединения как более простые в изготовлении, клиновые шпонки применяются редко. Шпонки: призматические, сегментные, клиновые. Призматические шпонки применяют для неподвижных и подвижных соединений. Шпоночные пазы на валах выполняют фрезерованием дисковой (предпочтительнее, так как быстрее и точнее) или концевой фрезой, в ступицах – протягиванием или долблением. Концы призматических шпонок могут скругленными или плоскими (на рисунке). Призматические шпонки вставляют в паз вала с натягом (рабочие грани - боковые), а в паз ступицы по посадке с зазором.
Рис.2 Призматические шпонки
Сегментные шпонки можно считать разновидностью призматических шпонок. Глубокая посадка шпонки обеспечивает ей более устойчивое положение по сравнению с призматической шпонкой, однако глубокий паз также и значительно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки применяют, в основном, для закрепления деталей на малонагруженных участках вала.
Рис. 3 сегментные шпонки
Клиновые шпонки представляют собой клинья обычно с уклоном 1:100. В отличие от призматических и сегментных шпонок у клиновых шпонок рабочими являются широкие грани, а на боковых гранях имеется зазор. Клиновые шпонки создают напряженное соединение, способное передавать вращающий момент, осевую силу и ударные нагрузки. В точном машиностроении и в ответственных соединениях их не используют.
Рис. 4 Клиновые шпонки
Шпоночные пазы на валах подразделяют на сквозные, закрытые и полузакрытые.
Лекция 6
