Соединения валов с сопряженными деталями

Общие положения

При проектировании приводов, состоящих из зубчатых и червячных колес, звездочек цепных передач, шкивов ременных передач, распорных втулок, подшипников, необходимо обеспечить их точную установку на валах, передачу вращающего момента от колеи, шкивов и звездочек к валу или в обратном направлении, предусмотреть осевое фиксирование указанных деталей на валах и возможность регулирования осевого положения зубчатых или червячных колее, зазоров в подшипниках.

Соединения типа «вал-ступица»

Для передачи вращения от вала к ступице зубчатого колеса, шкива, звездочки и других соосных деталей широко используют различные жесткие соединения, основными видами из которых являются:

• • штифтовые;
• • шпоночные;
• • шлицевые;
• • фланцевые.

Элементы жестких соединений работают на срез, изгиб и смятие.

Штифтовые соединения

Общие положения

Штифты представляют собой цилиндрические (рис. 4.1, а) или конические (рис. 4.1, б) стержни, предназначенные для фиксации взаимного расположения скрепляемых между собой деталей, в качестве крепежных деталей, для передачи небольших поперечных сил и моментов (преимущественно в приборостроении). Штифты применяются также в качестве разрушаемой детали в цепи передачи энергии, предохраняющей изделие от перегрузок.

Конические штифты выполняют с конусностью 1:50, обеспечивающей самоторможение и центрирование деталей.

Гладкие штифты — и цилиндрические, и конические — точно фиксируют соединяемые детали относительно друг друга, но требуют высокой точности изготовления и обработки посадочных отверстий.

Гладкие штифты в отверстиях удерживаются трением. Для этого цилиндрические штифты устанавливают в отверстиях с натягом, а при действии неравномерных нагрузок и при значительных угловых скоростях цилиндрические штифты дополнительно фиксируют в отверстиях кернением, развальцовкой, расклепкой концов (рис. 4.2, а) или пружинными кольцами (рис. 4.2, б).

Под насеченные штифты не нужно развертывать отверстие — насечки обеспечивают надежное соединение, но такие штифты обеспечивают меньшую точность фиксации.

Рис. 4.1.

Рис. 4.2.

Типы, интервалы размеров и материалы стандартизованных штифтов приведены в табл. П. 142.

4.2.1.2. Посадки штифтовых соединении Установочные штифты обычно устанавливают по посадке с натягом в одной из соединяемых деталей. С другой деталью его устанавливают по посадке Н1(/.ч6 или Н7/И6.

Шпоночные соединения

Общие положения

Шпоночные соединения применяют для передачи вращающего момента. Их используют при небольших нагрузках, когда соединения могут быть неподвижными или подвижными вдоль оси вала, напряженными (при клиновых и тангенциальных шпонках) или ненапряженными (при призматических и сегментных шпонках).

Призматические шпонки (рис. 4.3).

• (табл. П.143) изготовляют следующих трех типов:
  • • обыкновенные (ГОСТ 23 360−78) и высокие (ГОСТ 10 748−79), которые используют для неподвижных соединений ступиц с валами;
  • • направляющие с креплением на валу
• (ГОСТ 8790−79), применяемые в том случае, когда ступицы должны иметь возможность перемещения вдоль валов;
• • скользящие сборные (ГОСТ 12 208−66), соединяющиеся со ступицей выступом (пальцем) цилиндрической формы и перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей.

Клиновые шпонки представляют собой самотормозящий клин с уклоном 1:100; их выполняют по ГОСТ 24 068–80. Клиновые шпонки разделяют на закладные и забивные.

Забивные шпонки изготавливают с головками для забивки и извлечения шпонок из пазов.

Рис. 4.3.

Тангенциальные шпонки отличаются от клиновых тем, что натяг между валом и ступицей создастся ими не в радиальном, а в касательном (тангенциальном) направлении. Эти шпонки применяют преимущественно для тяжелонагруженных валов при передаче реверсивных движений; их выполняют по ГОСТ 24 069–80 (нормальные) и ГОСТ 24 070–80 (усиленные).

Сегментные шпонки (ГОСТ 24 071−80) (рис. 4.4) (табл. П.144) применяют на валах небольших диаметров (до 38 мм) и при короткой ступице; соединения просты в изготовлении и сборке, однако вал ослабляется глубоким пазом под шпонку.

Круглые цилиндрические и круглые конические шпонки (рис. 4.5) не стандартизованы. Их используют в тех случаях, если втулку необходимо установить на конец вала. При диаметре вала с1 диаметр круглой шпонки (И_х равен:

длина круглой шпонки равна:

Отверстия под эти шпонки получают при сборке с обеспечением в сопряжении посадки с натягом.

Центр отверстия должен быть смещен в сторону центра ва ла (оси) на расстояние:

наиболее распространены призматические шпонки, которые, но сравнению с китовыми, обеспечивают более удобный монтаж и демонтаж деталей, а также их лучшее центрирование.

В случае использования двух призматических шпонок их устанавливают под углом 180°.

Структура условного обозначения шпоночного соединения должна иметь следующий вид:

где 1 — основной посадочный размер Ь (ширина шпонки), мм; 2 — поле допуска шпоночного паза; 3 — поле допуска шпонки.

Рис. 4.4.

Рис. 4.5.