Назначение и краткая характеристика основных типов, достоинства и недостатки, область применения шпоночных и шлицевых соединений

Рис. 9.4. Соединение сег­ментной шпонкой

9.3. Все основные виды шпоночных соединений можно разделить на две группы: ненапряженные и напряженные.

К ненапряженным относят соединения с призматическими (рис. 9.5, а), сегментными (рис. 9.5, б) и круглыми (рис. 9.5, в) шпонками. Шпоноч­ные пазы на всех валах выполняют дисковыми (рис. 9.6, а) или торцовыми (рис. 9.6, б) фрезами. В ступицах деталей шпоночные пазы можно получить как на фрезерных, так и на долбежных станках. Размеры пазов определяют расчетным путем с учетом требований стандарта. -

Для сегментных шпонок пазы выполняют, как показано на рис. 9.4 и 9.5, б; для клиновых — паз на втулке обрабатывают с уклоном, равным углу наклона шпонки (рис. 9.5, г); для цилиндри­ческих — получают сверлением (рис. 9.5, в).

Рис. 9.5. Виды шпоночных соединений: а, б, в — нена­пряженные соединения; г — напряженные соединения

Рис. 9.6. Изготовление пазов под установку шпонок

Рис. 9.7

Рис. 9.8. Соединения клиновыми шпонками

Рис.9.9

Соединения, в которых применяют клиновые шпонки, относят к на­пряженным соединениям. В напряженных соединениях клином, вводимым между валом и ступицей, создаются значительные нормальные силы. Эти силы обеспечивают достаточное трение для передачи вращающего момента.

Для создания фрикционной связи между валом и ступицей используют клиновые шпонки, показанные на рис. 9.3, е—з (паз выполняют только во втулке). С нижней стороны шпонку (рис. 9.8, а) обрабатывают в виде вогну­той цилиндрической поверхности с радиусом, равным радиусу вала. Во втулке выполняют уклон. Вращающий момент передается за счет сил трения.

Клиновые фрикционные шпонки применяют для передачи незначительно­го вращающего момента, а также в тех случаях, когда необходимы частые перестановки деталей на валу в осевом направлении.

Шпонки на лыске (рис. 9.8, б) устанавливают в пазу втулки с уклоном 1:100. На валу фрезеруют плоскость (вал с лыской). Такая обработка ослаб­ляет вал значительно меньше, чем прямобочные пазы, однако эта шпонка может передать меньший момент, чем врезная.

9.4.Зубчатые (шлицевые) соединения.

В зависимости от профиля зубьев различают три основных типа соеди­нений:

• с прямобочными (рис. 9.10, а);

• с эвольвентными (рис. 9.10, б);

• с треугольными (рис. 9.10, в) зубьями.

Рис. 9.10. Типы зубчатых (шлицевых) соединений: а — прямобочные зубья; б — эвольвентные зубья; в — треугольные зубья

Рис. 9.11. Прямобочные зубья (шлицы)

Зубья на валу фрезеруют, а в ступице — протягивают на специальных станках (рис. 9.11). Число зубьев для прямобочных и эвольвентных соединений 4—20; для тре­угольных — до 70.

Наибольшее распространение в маши­ностроении имеют прямобочные зубчатые соединения (их основные параметры см. шаг 9.8). Стандартом предусмотрены три серии прямобочных зубчатых со­единений — легкая, средняя и тяжелая, отличающиеся одна от другой вы­сотой и числом зубьев (чаще применяют соединения с шестью—десятью зубьями). Прямобочные шлицевые соединения различают также по спосо­бу центрования: по наружному диаметру D (наиболее точный способ цен­трования); по внутреннему диаметру d (при закаленной ступице); по боко­вым граням (при реверсивной работе соединения и отсутствии жестких требований к точности центрирования).

Соединения с эвольвентным профилем зубьев тоже стандартизованы и используются так же, как и прямобочные, в подвижных соединениях.

Соединения с треугольным профилем зубьев не стандартизованы, их применяют главным образом как неподвижные соединения.

Зубчатые соединения изготовляют из сталей с временным сопротивле­нием <з_а > 500 МПа.

Рис. 9.12. Виды шлицованных валов

9.5. Достоинство и недостатки шпоночных и зубчатых соединений. Глав­ное достоинство шпоночных соединений — простота и надежность конст­рукции, сравнительно низкая стоимость.

К недостаткам шпоночных соединений следует отнести ослабление прочности вала и ступицы детали сравнительно глубокими шпоночными пазами (из-за этого приходится увеличивать толщину ступицы и диаметр вала), трудность обеспечения их взаимозаменяемости (необходимость руч­ной подгонки шпонок), что ограничивает их применение в крупносерий­ном и массовом производстве.

По сравнению со шпоночными зубчатые соединения обладают рядом преимуществ: имеют большую нагрузочную способность благодаря боль­шей рабочей поверхности контакта; лучше центруют сопрягаемые детали; обеспечивают более высокую усталостную прочность вала.

Зубчатые соединения широко применяют в станкостроении, авиастрое­нии, автотранспортной промышленности и т. д.