Клиновые соединения

Для соединения деталей в машинах применяют разъемные и неразъемные соединения.

Разъемные соединения характеризуются тем, что при разборке (демонтаже) соединяющие детали не разрушаются и они годны для повторного употребления. Неразъемные соединения характеризуются тем, что при разборке их соединяющие детали разрушаются и к употребления уже не годятся. Клиновые соединенья относятся к числу разъемных и состоят из стальных стержня и клина и стальной или чугунной втулки (рис. 78).

Рис. 78. Клиновые соединения

В цилиндрическом стержне и во втулке имеются отверстия для клина. Если приложить усилие Q к клину, то он будет перемещаться, создавая давление на стержень и втулку, которые имеют возможность переместиться относительно друг друга на величину зазора. При этом в деталях соединения не будут возникать какие-либо деформации и напряжения. Такие соединения называются ненапряженными.

Если стержень и втулка упираются друг в друга буртиком или торцом стержня, то сила Q еще до приложения рабочей силы P вызовет в деталях деформации и напряжения. Такие соединения называются напряженными.

Ненапряженные соединения можно нагрузить только растягивающими силами Р, а напряженные - знакопеременными по циклу "растяжение-сжатие".

Сила Q забивки клина в напряженных соединениях может быть различной. Практика эксплуатации липовых соединений установила, что для учета предварительных напряжений, возникающих от забивки клина, расчетное усилие надо взять равным , где Р рабочая нагрузка.

Диаметр стержня определяется по уравнению:

где - для ненапряженных соединений;

- для напряженных соединений.

Диаметр стержня , ослабленного отверстием для клина, рассчитывается по уравнению:

Толщину s клина обычно принимают равной

Подставив значение s в уравнение (1), получим

Учитывая концентрацию напряжений, вызванную отверстием для клина, допускаемое напряжение берут равным или

Шпонки

Шпонки служат для крепления деталей, нагруженных вращающим моментом, на осях и валах. Такими деталями являются шкивы, зубчатые колеса, муфты, маховики, кулачки и др.

Шпонки делятся на клиновые (с уклоном) и призматические (без уклона). Соответственно этому шпоночные соединения могут быть предварительно напряженными и ненапряженными.

Предварительно напряженными соединениями называются такие, когда в процессе сборки еще до приложения рабочей нагрузки в соединяемых деталях возникают те или иные деформации и соответствующие им напряжения.

Шпонки с головкой применяются тогда, когда невозможно выбить шпонку из гнезда ударами с противоположного конца. В этом случае их выжимают забивкой клина под головку. Во избежание захвата одежды обслуживающего персонала головкой шпонки (при вращении вала) она должна быть закрыта.

Клиновые шпонки закрепляют сидящие на валу детали так, что они не могут ни перемещаться вдоль вала, ни вращаться относительного него.

Призматические шпонки не позволяют детали вращаться относительно вала. Но не могут удержать ее от продольного перемещения.

Торцы (концы) шпонок бывают нескругленными и скругленными.

Фрикционные шпонки – это шпонки клиновые, у которых сторона, прилегающая к валу, имеет цилиндрическую поверхность.

Шпонки на лыске опираются на площадку (лыску), сделанную вдоль вала, и, будучи клиновыми, также вызывают распирающие усилия. Эти шпонки применяются для регулировки положения детали вдоль вала.

Шпонки врезные клиновые также работают за счет распирающих усилий, возникающих при забивке их в шпоночное гнездо, и применяются для передачи значительных моментов.

Существенным недостатком клиновых шпонок всех рассмотренных типов является то, что они являются напряженным клиновым соединением и смещают ступицу радиально относительно вала.

При короткой ступице возможен ее перекос относительно вала. Это явление в свою очередь вызывает радикальные и торцовые биения, которые во многих случаях совершенно недопустимы (например, в точных и быстроходных зубчатых передачах). Поэтому в настоящее время клиновые шпонки не находят широкого применения.

Шпонки врезные призматические распирающих усилий не вызывают. При передаче вращающего момента напряжения возникают на боковых сторонах шпонки.

Врезные призматические шпонки широко применяются в машиностроении. Недостатком соединений посредством врезных шпонок (клиновых и призматических) является ослабление вала пазом для шпонки.

Тангенциальные шпонки применяют в тех случаях, когда врезные шпонки не обеспечивают передачу требуемого момента М. Эти шпонки состоят из двух половин, каждая из которых представляет собой клин. В случае реверсивного вращения вала необходимо на нем устанавливать две шпонки под углом 120-135◦ друг к другу.

Сегментные шпонки широко применяют в станко-авто-строении и авиастроении, их часто используют как дополнительное средство крепления при каком-либо другом основном способе крепления детали на валу, например посредством посадки детали на конус вала или оси. По длине ступицы можно ставить несколько шпонок. Паз под шпонку фрезеруют дисковой фрезой.

Если требуется перемещать деталь (например, шестерню) вдоль вала, то употребляются направляющие шпонки, закрепленные на валу винтами.

Если требуется значительное перемещение детали вдоль вала, то шпонку укрепляют в ней. При этом шпонка скользит по канавке вала вместе с деталью.

Поиск по сайту: