5. Шпоночные соединения

5.1. Конструкция, назначение, достоинства и недостатки

Назначение. Шпоночные соединения осуществляются с помощью специальной детали – шпонки, закладываемой в пазы соединяемых деталей. Оно обеспечивает неподвижное скрепление соединяемых деталей и служит для передачи крутящего момента. В том случае, когда необходимо обеспечить возможность относительного смещения деталей в осевом направлении, применяют соединения со скользящей шпонкой.

Достоинства и недостатки. Достоинствами шпоночных соединений являются простота и надежность конструкции, удобство сборки и разборки, невысокая стоимость. К недостаткам следует отнести ослабление сопрягаемых деталей из-за уменьшения их сечения пазами и концентрации напряжений, а также сложность обеспечения концентричной посадки сопрягаемых деталей.

Типы шпонок. Различают следующие типы шпонок, наиболее часто употребляемых в машиностроении и приборостроении (рис. 5.1): а – клиновая врезная (ГОСТ 24068-80) создает напряженное состояние по широким граням шпонки и передает крутящий момент за счет сил трения на них; б – призматическая обыкновенная со скругленными торцами (ГОСТ 23360-78), воспринимает давление боковыми узкими гранями; в – призматическая направляющая врезная с креплением на валу (ГОСТ 8790-79), допускает перемещение сопряженной детали вдоль оси вала; г – сегментная (ГОСТ 24071-80) работает подобно призматической обыкновенной; д – круглая цилиндрическая и коническая (не стандартизированы).

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 5.1. Шпоночные соединения

5.2. Зубчатые (шлицевые) соединения

Шлицевое соединение можно условно представить как многошпоночное, у которого шпонки выполнены заодно с валом. Оно служит для передачи крутящего момента. С помощью этого соединения можно обеспечить как подвижное (с осевым относительным перемещением), так и неподвижное скрепление деталей. Основные типы шлицевых соединений (рис. 5.2): а – прямобочные (ГОСТ 1139-80); б – эвольвентные (ГОСТ 6033-80), в – треугольные (изготовляются по нормалям).

Достоинствами шлицевого соединения являются лучшая центровка деталей на шлицевых валах и более высокая прочность шлицевых валов по сравнению со шпоночными. Недостатками являются большая сложность изготовления шлицевого соединения по сравнению со шпоночным.

а) б) в)

Рис. 5.2. Шлицевые соединения

5.3. Клиновые и штифтовые соединения

Конструкции. Типичное клиновое соединение (рис. 5.3) состоит из муфты, штока и клина. Оно может передавать одностороннюю (а) и двустороннюю (б) осевую нагрузку.

Преимуществами клиновых соединений являются простота конструкции, удобство и быстрота сборки и разборки узла. Недостатки: ослабление основных деталей прорезями для установки клина и нетехнологичность конструкции.

а)

б)

Рис. 5.3. Клиновое соединение

В машиностроении и приборостроении широко распространены штифтовые соединения (рис. 5.4). Соединяемые детали при этом сопрягаются по переходным посадкам. Они используются для передачи осевой нагрузки или крутящего момента, а также для обеспечения точного взаимного расположения соединяемых деталей.

Рис. 5.4. Штифтовое соединение