Tehnik-ast.ru

Электро Техник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Детали машин

Детали машин

Шпоночное соединение образуют вал, шпонка и ступица колеса (шкива, звездочки и т. п.) .
Шпонка представляет собой стальной брус, устанавливаемый в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента от вала к ступице и наоборот.
Основные типы шпонок стандартизированы.

Шпоночные пазы на валах получают фрезерованием дисковыми или концевыми фрезами, в ступицах – протягиванием (см. рис. 1) .

Достоинства шпоночных соединений – простота конструкции, вследствие чего их широко применяют во всех областях машиностроения.

Недостатки – шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали. Ослабление вала обусловлено не только уменьшением его сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения, вызываемой шпоночным пазом.

Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении: при изготовлении паза концевой фрезой, требуется ручная пригонка шпонки по пазу; при изготовлении дисковой фрезой – крепление шпонки в пазу винтами от возможных осевых перемещений.

шпоночные соединения

Классификация шпоночных соединений

Шпоночные соединения подразделяют на ненапряженные и напряженные.
Ненапряженные соединения получают при использовании призматических и сегментных шпонок. При сборке этих соединений в деталях не возникает монтажных напряжений. Для обеспечения центрирования и исключения контактной коррозии (фретинг-коррозии) ступицы устанавливают на валы с натягом.

Напряженные соединения получают при применении клиновых и тангенциальных шпонок (рис. 2) . При сборке таких соединений возникают предварительные (монтажные) напряжения. Тангенциальные шпонки являются разновидностью клиновых шпонок. При запрессовке клиновых шпонок в соединении возникают распорные радиальные силы, что приводит к появлению дисбаланса.
Клиновые шпонки в настоящее время применяются редко, поэтому их методика расчета на прочность здесь не рассматривается.

клиновые и тангенциальные шпонки

По форме различают три основных типа шпонок (кроме клиновых и тангенциальных, рис. 2) – призматические , сегментные и круглые .

Призматические шпонки (рис. 3) изготавливают в нескольких исполнениях – с плоскими и скругленными торцами. Округление торцов шпонки облегчает монтаж конструкции.
Шпонки с плоскими торцами устанавливают вблизи деталей (концевых шайб, колец и т. п.) , препятствующих ее осевому перемещению, поскольку призматическая шпонка не препятствует осевому перемещению деталей вдоль вала.
Иногда для фиксации от осевого смещения призматические шпонки фиксируют распорными втулками или установочными винтами.

классификация шпонок

Сегментные шпонки (рис. 3) , как и призматические, работают только боковыми гранями. Их применяют при передаче относительно небольших вращающих моментов, так как глубокий паз значительно ослабляет вал.
Сегментные шпонки и пазы для них просты в изготовлении и удобны для монтажа и демонтажа. Глубокая посадка шпонки обеспечивает ей устойчивое положение.
В отличие от призматических шпонок, сегментные шпонки не нуждаются в дополнительной фиксации от осевого перемещения.

Материал шпонок и допускаемые напряжения

Стандартные шпонки изготовляют из специального сортамента среднеуглеродистой чистотянутой стали с σв ≥ 600 МПа – чаще всего из сталей марок Ст6, 45, 50.

Допускаемые напряжения смятия [σ]см для шпоночных соединений зависят от материала ступицы (вал, как правило, изготовляют из стали) , типа посадки ступицы и характера нагрузки.

Так, неподвижное соединение при стальной ступице допускает напряжение 140…200 МПа, при чугунной ступице – 80…110 МПа. Большие напряжения допускаются при постоянной нагрузке, меньшие – при переменной.

Допускаемое напряжение при срезе шпонок [τ]ср = 70…100 МПа (Н/мм2). Большие допускаемые напряжения принимают для постоянной нагрузки.

Расчет шпоночных соединений

Основным критерием работоспособности шпоночных соединений является прочность.
Шпонки выбирают по таблицам ГОСТов в зависимости от диаметра вала, а затем соединения проверяют расчетом на прочность.
Характер напряжений, возникающих в шпоночном соединении во время работы, показан на рис. 4 . Шпонки работают на смятие и срез, а боковые стенки пазов на валах и в ступицах — на смятие.

Размеры шпонок и пазов подобраны так, что прочность их на срез и изгиб обеспечивается, если выполняется условие прочности на смятие, поэтому основной расчет шпоночных соединений – расчет на смятие шпонки. Проверку шпонок на срез в большинстве случаев не производят.

При расчете условно принимают, что напряжение σсм смятия распределяются равномерно по площади контакта боковых граней шпонок и шпоночных пазов, а прочность материала, характер соединения, режим работы учитываются при выборе допускаемого напряжения [σ]см .

расчет шпоночных соединений на смятие и срез

Проверочный расчет соединения призматической шпонкой выполняют по условию прочности на смятие (см. рис. 4):

где: F1 – окружная сила, передаваемая шпонкой, Асм – площадь смятия шпонки (мм 2 ).

где: T = передаваемый момент (Нм); d – диаметр вала (мм).

На смятие рассчитывают выступающую из вала часть шпонки, которая имеет меньшую площадь смятия.
При определении площади смятия Асм учитывают размер фаски f , который для стандартных шпонок примерно равен 0,06h (здесь h – общая высота шпонки) .

Шпонка с фаской f = 0,06h имеет расчетную площадь Асм смятия:

где: t1 – глубина шпоночного паза на валу (мм); lр – расчетная длина шпонки (мм).
Для шпонок с плоскими торцами lp = l , со скругленными торцами lp = l – b .

Подставив значения F1 и Асм в формулу проверочного расчета, получим:

В проектировочном расчете соединения, после выбора размеров b и h поперечного сечения шпонки по стандарту, определяют расчетную рабочую длину lp :

Длину ступицы lст принимают на 8…10 мм больше длины шпонки. Если длина ступицы больше величины 1,5d , то шпоночное соединение целесообразно заменить на шлицевое или соединение с натягом, чтобы избежать значительной неравномерности распределения напряжений по длине шпонки.

Проверочный расчет соединения сегментной шпонкой выполняют на смятие:

где: lp ≈ l – рабочая длина шпонки (мм); (h – t) — рабочая глубина паза в ступице (мм).

Поскольку сегментные шпонки выполняются узкими, их, в отличие от призматических, проверяют на срез.
Условие прочности при срезе:

где: b – ширина шпонки (мм); [τ]сp – допускаемое напряжение на срез.

Рекомендации по конструированию шпоночных соединений

При проектировании и конструировании шпоночных соединений следует придерживаться следующих рекомендаций, основанных на опыте эксплуатации и аналитических выводах:

  • Перепад диаметров ступеней вала с призматическими шпонками назначают из условия свободного прохода детали большего посадочного диаметра без удалении шпонки из паза на участке меньшего диаметра.
  • При наличии нескольких шпоночных пазов на валу их располагают на одной образующей.
  • Из удобства изготовления рекомендуют для разных ступеней одного и того же вала назначать одинаковые по сечению шпонки, исходя из ступени меньшего диаметра.
    Прочность шпоночных соединений при этом оказывается вполне достаточной, поскольку окружные силы на разных участках вала обратно пропорциональны диаметру, поэтому на участках с большим диаметром окружная сила будет меньше.
  • При необходимости установки двух сегментных шпонок их ставят вдоль вала в одном пазу ступицы. Постановка нескольких шпонок в одном соединении сильно ослабляет вал, поэтому рекомендуется в этом случае перейти к шлицевому соединению.
Читайте так же:
Классификация баллонов правила котлонадзора по испытанию баллонов

Пример проектировочного расчета шпонки

расчет шпонки на прочность

Задача Выбрать тип стандартного шпоночного соединения стального зубчатого колеса со стальным валом и подобрать размеры шпонки.
Диаметр вала d = 45 мм .
Соединение передает вращающий момент Т = 210 Нм при спокойной нагрузке.

Решение
Выполняем проектировочный расчет, на основании которого подбираем нужную шпонку.

Выбор соединения:

Для соединения вала с колесом принимаем широко распространенную призматическую шпонку со скругленными торцами ( исполнение I) .

Расчетные размеры шпонки и паза на валу:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость между диаметром вала, размером сечения шпонки и глубиной паза, принимаем для d = 45 мм :

b = 14 мм ; h = 9 мм , глубина паза на валу t1 = 5,5 мм .

Допускаемые напряжения:

По таблице стандарта, устанавливающей зависимость допускаемого напряжения от типа шпоночного соединения и материала ступицы, принимаем для стальной ступицы, неподвижного соединения и спокойной нагрузки:

Расчетная длина шпонки:

lp = 2×10 3 Т / d(0,94h – t1) [σ]см = (2000×210) / 45(0,94×9 – 5,5)190 = 16,6 мм .

5. Длина шпонки с закругленным торцом: l = lp + b = 16,6 + 14 = 30,6 мм .
В соответствии со стандартом принимаем длину шпонки l = 32 мм .

6. Длина ступицы колеса: lст = l + 10 мм = 32 + 10 = 42 мм < 1,5d , что допустимо.

Шпоночные соединения и их сборка.

Шпоночные соединения

Шпоночные соединения образуются шпонкой — металличе­ским стержнем, находящимся одновременно в пазах вала и уста­навливаемой на него детали (ступицы). Шпонки служат для пере­дачи крутящего момента от вала к ступице или, наоборот, от сту­пицы к валу. Кроме того, шпонки обеспечивают фиксацию ступицы на валу в осевом положении. По условиям эксплуатации шпоноч­ные соединения подразделяются на напряженные и ненапряжен­ные. Напряженными называют соединения, в которых при отсут­ствии внешних сил и моментов постоянно действуют внутренние силы упругости, возникающие в результате предварительного за­тягивания.

В зависимости от конструкции различают шпоночные соедине­ния с призматическими, сегментными, направляющими, скользя­щими и клиновыми шпонками, каждое из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение, про­тивоположные грани у них параллельны. Работают эти шпонки боковыми сторонами. Призматические шпонки изготавливаются в двух исполнениях: с закругленными и плоскими торцами. Соеди­нение шпонки с валом неподвижное напряженное. В паз ступицы шпонка входит с зазором.

Сегментные шпонки подобно призматическим работают бо­ковыми гранями. При необходимости по длине вала могут уста­навливаться две, а иногда и три шпонки. К достоинствам сегмент­ных шпонок относится простота изготовления как самих шпонок, так и пазов под них, к недостаткам — необходимость изготовления глубоких пазов в валах, что снижает прочность последних. В связи с этим сегментные шпонки применяют только для передачи срав­нительно небольших моментов.

Направляющие шпонки применяют в тех случаях, когда сту­пица должна иметь возможность перемещаться вдоль вала. Такие шпонки крепят к валу при помощи винтов. Для крепления шпонки к валу в ней выполняют два отверстия, имеющих углубления под головки винтов. Еще одно отверстие выполняется в шпонке для подвода смазки. Соединение шпонки с пазом вала неподвижное плотное, а с пазом ступицы — свободное с зазором,

Скользящие шпонки применяют вместо направляющих в тех случаях, когда требуется значительное перемещение ступицы вдоль вала. Шпонка имеет цапфу, которая входит в отверстие, вы­полненное в ступице, перемещаемой вдоль вала. При изменении положения ступицы на валу шпонка перемещается вместе со ступицей по пазу вала.

Клиновые шпонки в совокупности с валом и ступицей образу­ют напряженное соединение. Они представляют собой клин пря­моугольного сечения с уклоном 1:100, Работают такие шпонки широкими гранями и обеспечивают неподвижное крепление дета­ли на валу. Клиновые шпонки плохо центрируются, поэтому применяются только для неответственных тихоходных передач.

При сборке шпоночного соединения большое значением имеет строгое соблюдение посадок в соединении шпонки с валом и сту­пицей. Одной из основных причин неправильного распределения нагрузки и смятия шпонки является увеличение зазора в соедине­нии. К смятию может также привести неправильное расположение паза на валу нередко наблюдается и перекос осей пазов относительно оси вала, что значительно затрудняет сборку шпоночного соединения и вызывает перекос охватывающей детали на валу.

Входной контроль шпоночных пазов.

Прежде чем приступить к сборке шпоночных соединений, особенно ответственных, необ­ходимо произвести контроль размеров шпоночного паза на валу и его расположения относительно оси вала.

Контроль глубины паза (рис. 1, а) осуществляется при помо­щи шаблона и щупа.

Проверку положения боковых сторон шпоночного паза отно­сительно его оси осуществляют при помощи клиновых плиток (рис. 1, б), которые укладывают в паз, а затем щупом контроли­руют зазоры в точках I и II. При отсутствии перекоса боковых сте­нок паза зазор должен быть одинаковым.

Отклонение от параллельности стенок шпоночного паза отно­сительно оси вала может быть определен индикаторным прибором (рис. 1, в). При отсутствии отклонения от параллельности по­казания индикатора на одном и другом конце паза должны быть одинаковы.

Схемы контроля ответственных соединений со шпонками

Рис. 1. Схемы контроля ответственных соединений со шпонками:
а — глубины шпоночного паза; б — положения стенок паза относительно его оси; в — перекоса паза относительно его оси; I, II — точки установки измерительных призм; S — измерительная ножка индикатора; l — расстояние от боковой поверх­ности шпоночного паза до точки контакта измерительной ножки индикатора с по­верхностью вала

Читайте так же:
Гидравлические гильотинные ножницы по металлу

Сборка шпоночного соединения.

Сборку шпоночного соедине­ния начинают с пригонки шпонки по пазу вала, предварительно притупив острые кромки пазов и шпонок. После пригонки шпон­ку устанавливают в пазу вала, обеспечивая указанную на чертеже посадку. Поскольку, в большинстве случаев, шпонка устанавлива­ется в пазу вала по посадке с натягом, то для ее установки следует использовать медный молоток, струбцину или пресс.

При установке направляющих шпонок следует, используя от­верстия под винты, выполненные в шпонке, в качестве кондуктора просверлить отверстия в пазу вала и нарезать в них резьбу для крепежных винтов и после этого закрепить шпонку в пазу вала.

После установки шпонки в паз вала необходимо проверить вы­соту выступающей части при помощи микрометрической головки и мостика (рис. 2, а). В тех случаях когда на валу устанавливают несколько шпонок, их взаимное положение проверяют так, как это показано на рис. 2, б). На шпонки устанавливают приспособление с раздвижными ножками 2, снабженными цилиндрически­ми валиками 3, и фиксируют положение ножек винтом 4. По по­казаниям индикатора часового типа 1 при перемещении приспо­собления вдоль оси вала по поверхностям шпонок определяют взаимное положение последних (при перемещении приспособле­ния показания индикатора не должны изменяться, т.е, стрелка отсчетного устройства должна оставаться неподвижной).

Схемы контроля положения шпонок на валу

Рис. 2. Схемы контроля положения шпонок на валу:
а — высоты выступающей части; б — взаимного расположения шпонок на валу: 1 — индикатор: 2 — раздвижные ножки; 3 — цилиндрический валик; 4 — винт

Таблица 1. Типичные дефекты при выполнении пригоночных работ

ДефектПричинаСпособ предупреждения или исправления
Ступица устанавли­вается на вал слиш­ком тугоМала ширина паза ступицы или его глубинаПригнать более точно паз по шпонке
Для установки шпонки в паз вала требуется слишком большое усилиеПлохо пригнана шпонкаПовторить пригонку шпонки по пазу вала
Шпонка не удержи­вается на валуСнят слишком боль­шой слой материала с поверхности шпонкиЗаменить шпонку и вновь пригнать ее по пазу вала

Сборка соединений со скользящими шпонками начинается с пригонки шпонки по пазу ступицы и ее установки в этом пазу, по­сле чего осуществляется пригонка паза вала по шпонке. После сборки при перемещении ступицы не должно наблюдаться ее ка­чания относительно вала.

В процессе выполнения пригоночных работ при сборке шпо­ночных соединений могут появиться различные дефекты, причи­ны появления которых и способы предупреждения приведены в табл. 1.

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.
Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12 х 8 х 60 означает, что приз-магическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись

Шпонка сегм. 8 х 15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм.

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 223. Соединение шпонкой

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360 — 78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина Ь, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t1 для втулки).

Шпонки призматические (в мм)
Таблица 4

Диаметр вала, D Размеры сечения шпонок Ь х h Глубина пазов
Вал t Втулка t<
Свыше 17 до 22 6×6 3,5 2,8
Свыше 22 до 30 8×7 4,0 3,3
Свыше 30 до 38 10 х 8 5,0 3,3
Свыше 38 до 44 12 х 8 5,0 3,3
Свыше 44 до 50 14 х 9 5,5 3,8
Свыше 50 до 58 16 х 10 6,0 4,3

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 — втулка; 3 — шпонка

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 226. Чертеж для чтения

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина b = 6 мм, высота h = 6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t1 = 2,8 мм.

60. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм, длина шпонки 50мм.
61. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помощи шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы:

1) Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
2) Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
3) К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
4) Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
5) К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой б (в кружке)?

Читайте так же:
Как правильно работать бензопилой видео

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 227. Чертежи штифтов

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

Чертежи штифтов — цилиндрических и конических — приведены на рисунке 227.

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 — сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3, рис 229) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1, рис 229) и в вале (дет. 2, рис 229).

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченными, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5 х 30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10 х 70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Рис. 230. Чертеж для чтения

62. Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1) Сколько деталей входит в соединение?
2) Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3) Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14 х 9 х 36». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

Шпоночные и шлицевые соединения

Шпоночные соединения предназначены для соединения валов со ступицами различных деталей вращения (зубчатых колес, шкивов, эксцентриков, маховиков и т.п.); их используют для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот. Широко распространенные ненапряженные соединения осуществляют призматическими и сегментными шпонками, а напряженные — клиновыми и тангенциальными (рис. 10).

Шестигранные и комбинированные шпонки применяют для соединения тел вращения по торцовым поверхностям. У призматических шпонок рабочими являются боковые, более узкие грани. Между верхней широкой гранью шпонки и дном паза ступицы предусмотрен зазор. Использование призматических шпонок дает возможность точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные, так и скользящие соединения. Простые призматические шпонки бывают трех исполнений: с закругленными торцами, с одним закругленным и одним плоским торцами и с плоскими торцами. Шпонка обрабатывается с припуском 0,1…0,15 мм с учетом последующей подгонки на краску по шпоночным канавкам вала и сопрягаемой детали.

Простые шпонки устанавливают в паз вала без крепления; направляющие шпонки дополнительно крепят к валу винтами для устранения перекоса при перемещении (рис. 10, в). Призматические шпонки, скользящие вместе со ступицами вдоль вала, применяют при больших осевых перемещениях. Их выполняют с цилиндрическими выступами-головками, которые входят в соответствующие отверстия в ступицах.

Схемы гидропрессовой сборки при подводе масла через отверстие во втулке и в валу

Рис. 9. Схемы гидропрессовой сборки при подводе масла через отверстие во втулке (а), в валу (б)

Типы шпонок

Рис. 10. Типы шпонок: а — клиновая; б — призматическая; в — направляющая; г — сегментная; д — тангенциальная

Различают свободные, нормальные и плотные шпоночные соединения с призматическими шпонками. На размер по ширине призматической шпонки устанавливают поле допуска h9. Поля допусков на ширину пазов валов установлены в зависимости от типа соединения: для свободных Н9; для нормальных N9; для плотных Р9; соответственно ширина паза во втулке D10, JS9 и Р9.

Свободное соединение имеет посадку с зазором, а нормальное и плотное — переходные посадки. Призматические шпонки по сравнению с клиновыми обеспечивают более высокую точность центрирования, а по сравнению с сегментными в меньшей степени ослабляют вал.

Сегментные шпонки (рис. 10, г) обладают некоторыми технологическими преимуществами перед призматическими. Положение сегментных шпонок на валу более устойчиво вследствие большей глубины врезания.

При необходимости по длине ступицы устанавливают две сегментные шпонки. Для сегментных шпонок и пазов под них приняты следующие поля допусков: h9 для ширины шпонки; N9 для ширины паза вала в нормальном соединении и Р9 в плотном; JS9 для ширины паза втулки в нормальном соединении и Р9 в плотном. Если детали термообработаны, применяют поля допусков Н11 для ширины паза вала и D10 для ширины паза втулки. Для упрощения и облегчения сборки соединений с сегментными шпонками, как и с призматическими, между шпонкой и дном паза ступицы вала предусмотрен зазор.

Клиновые и тангенциальные шпонки используют в тех случаях, когда требования к соосности соединяемых деталей не имеют существенного значения (шкивы, маховики и т.п.). Клиновые шпонки (рис. 10, а) изготовляют: с головками; с закругленными и прямыми торцами; с одним закругленным и одним прямым торцами. Верхняя поверхность клиновой шпонки имеет уклон 1:100. Натяг между валом и ступицей создают забиванием шпонки или затяжкой ступицы гайкой на шпонку, установленную на валу в шпоночном пазе. Клиновая шпонка должна плотно прилегать ко дну шпоночного паза вала и ступицы, а по боковым поверхностям иметь зазор. Клиновые шпонки создают напряженное соединение, способное передавать не только крутящий момент, но и осевую силу. Установка клиновой шпонки вызывает радиальное смещение оси ступицы. Уменьшения биения ступицы достигают сокращением посадочного зазора и обеспечением равенства уклонов шпонки и дна паза ступицы.

В соединениях с тангенциальными (рис. 10, д) клиновыми шпонками натяг между валом и ступицей создается не в радиальном, а в касательном направлении. Шпонки в таких соединениях работают на сжатие. Каждую шпонку составляют из двух односкосных клиньев, обращенных вершинами в разные стороны с параллельными наружными рабочими гранями. Соединения тангенциальными шпонками применяют в тяжелом машиностроении при больших динамических нагрузках для валов диаметром 60…100 мм. Поле допуска толщины шпонок принимают до h11, а угла

Читайте так же:
Лучшая коптильня своими руками

наклона до . Тангенциальные клиновые шпонки устанавливают попарно при ударах молотка с медным или свинцовым наконечником либо с использованием специального приспособления.

В шпоночных соединениях контролируют:

  • отклонения формы и размеров шпонки, а также пазов вала и ступицы по всей длине;
  • отсутствие заусенцев и забоин на рабочих поверхностях шпонки и осей пазов;
  • отклонения от параллельности осей вала или отверстия ступицы;
  • отклонения от симметричности боковых поверхностей пазов вала и ступицы относительно диаметральной плоскости;
  • качество пригонки рабочих поверхностей шпонки и пазов;
  • наличие зазоров по высоте для призматических и сегментных шпонок и по ширине для клиновых шпонок.

Порядок сборки соединений с обыкновенной призматической шпонкой:

  • подготовка нужной шпонки (из чисто тянутого прутка);
  • пригонка шпонки по пазу вала (припиливание или шабрение по краске);
  • запрессовка шпонки в вал прессом, струбцинами или с ударами медного молотка;
  • проверка щупом отсутствия зазора между боковыми сторонами шпонки с минимальным зазором для неподвижных соединений и с гарантированным зазором для подвижных.

При сборке соединений с клиновой шпонкой:

  • готовят нужную шпонку;
  • шпонку и пазы вала и ступицы смазывают машинным маслом;
  • ступицу надевают на вал, пазы их совмещают;
  • шпонку вводят в паз и ударом по широкой торцовой части или головке заклинивают;
  • при этом головка шпонки не должна доходить до ступицы, что гарантирует наличие натяга в соединении;
  • при наличии зазора (проверяется щупом с обеих сторон ступицы), который образуется при несовпадении уклонов шпонки и ступицы, соединение разбирают и соприкасающиеся поверхности пригоняют.

Шлицевыми называют соединения цилиндрических деталей, образованные выступами — зубьями на валу, входящими во впадины соответствующей формы в ступице. Шлицевые соединения применяют в качестве неподвижных для постоянного соединения ступицы с валом, подвижных без нагрузки, например для переключения зубчатых колес, и подвижных под нагрузкой. По форме профиля зубьев различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные и треугольные.

Шлицевые соединения обладают по сравнению со шпоночными следующими преимуществами: большей несущей способностью; более хорошим центрированием деталей на валах и лучшим направлением при осевом перемещении.

Соединения с прямобочными зубьями составляют 80…90 % от всех шлицевых соединений; их выполняют с центрированием по боковым граням зубьев; по наружному и внутреннему диаметру вала.

Эвольвентные шлицевые соединения с углом профиля 30° по сравнению с прямобочными отличаются повышенной точностью благодаря большому числу зубьев, их утолщению и закреплению у основания, достаточно технологичны при изготовлении. Эвольвентные шлицевые соединения применяют для валов диаметром 12…400 мм.

Области использования шлицевых соединений определяются их типами и способами центрирования (табл. 7).

Сборку соединений начинают с осмотра шлицев собираемых деталей. На их поверхностях не должно быть забоин, заусенцев или задиров. Для предупреждения возможного заедания шлицев необходимо, чтобы были выполнены все наружные фаски на торцах деталей и закругления шлицев. Сопрягаемые поверхности должны быть смазаны. В соединениях, работающих в тяжелом режиме, прилегание шлицев проверяют по краске.

Таблица 7. Области применения шлицевых соединений

В зависимости от применяемой посадки центрирующих поверхностей шлицев соединения подразделяются на три группы: тугоразъемные, легкоразъемные и подвижные.

В тугоразъемных соединениях охватывающую деталь напрессовывают специальным приспособлением. Собирать такие соединения с помощью молотка или кувалды не рекомендуется. Неравномерные удары вызывают перекос охватывающей детали на шлицах и даже задир. При сборке тугих шлицевых соединений диаметром свыше 50 мм целесообразно охватывающую деталь перед запрессовкой нагреть до 80…120 °С.

Зазоры в легкоразъемном шлицевом соединении являются причиной перекоса сопрягающих деталей, особенно при нагрузке, действующей несимметрично относительно средней плоскости охватывающей детали. Дополнительные осевые силы, вызванные колебательными движениями деталей шлицевого соединения, обусловливают усиленный износ последних. После установки и закрепления охватывающей детали на шлицах соединение проверяют на биение. Допускаемые радиальное и торцовое биения зависят от назначения соединения и указываются на сборочном чертеже или в технических требованиях на сборку.

В легкоразъемных и подвижных шлицевых соединениях охватывающие детали устанавливают под действием небольших сил. Осевое перемещение охватывающей детали в правильно собранной сборочной единице осуществляется легко, без заеданий, а тангенциальное — под действием крутящего момента, создаваемого вручную, допускается в узких пределах. В подвижных соединениях отверстия охватывающей детали и шлицевого вала должны быть соосны. При полной соосности все шлицы вала контактируют со шлицами отверстия; если такого контакта не будет, ухудшаются условия работы соединения.

Построение шпоночного паза

Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ в системе КОМПАС – ГРАФИК для студентов специальностей 240901, 151001, 160302, 260601, 240706, 170104, 200106, 190603, 240702, 220501

Бийск

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И. И. Ползунова»

Бийский технологический институт (филиал)

Г. И. Куничан, Т.Н. Смирнова, Л.И. Идт

СОЗДАНИЕ 3D-МОДЕЛИ ВАЛА.

АССОЦИАТИВНЫЙ ЧЕРТЕЖ ВАЛА

Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ в системе КОМПАС – ГРАФИК для студентов специальностей 240901, 151001, 160302, 260601, 240706, 170104, 200106, 190603, 240702, 220501

Авторы Куничан Г.И.

Зав. кафедрой ТГ Куничан Г.И.

Нормоконтролер кафедры ТГ Идт Л.И.

Методист факультета Ромашев А.Н.

Зав библиотекой Волкова Л.В.

Редактор Идт Л.И.

Первый заместитель директора по УР Харитонов В.А.

Бийск

Рецензент: доцент кафедры МАХиПП А.И. Легаев

Создание 3D модели вала. Ассоциативный чертеж вала: методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ в системе КОМПАС–ГРАФИК для студентов специальностей 240901, 151001, 160302, 260601, 240706, 170104, 200106, 190603, 240702, 220501./ Г.И. Куничан, Т.Н. Смирнова, Л.И. Идт; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова, БТИ.- Бийск. Изд-во Алт. гос. ун-та, 2009.- с.

Читайте так же:
Какую модель лампы изобрел яблочков

Методические рекомендации предназначены для начинающих изучение системы КОМПАС-3D V9. В работе рассмотрен пример создания 3D модели вала и выполнение его ассоциативного чертежа. Приведены варианты индивидуальных заданий для самостоятельного закрепления изученного материала.

Рассмотрены и одобрены

на заседании кафедры технической

Протокол № 55 от 26 ноября 2009

БТИ АлтГТУ, 2009

Студенты всех специальностей выполняют чертежи деталей типа Вал. Важно не только правильно выполнить и оформить чертеж вала, но и создать его трехмерную модель. Это помогает студентам лучше понять форму детали и развивает их пространственное воображение.

При выполнении задания в методических указаниях рекомендуем пользоваться встроенной в программу КОМПАС Азбукой КОМПАС (см. «Справка» на стандартной панели). В задании № 10 «Построение тел вращения» выполнено построение аналогичной детали.

1 Построение детали «Вал»

Выполните построение типовой для машиностроения детали – вала, показанного на рисунке 1.

Рисунок 1 – Чертеж вала

• Создайте новую деталь и сохраните ее в папке «Stud» на диске С под именем Вал.

• Создайте новый эскиз на профильной плоскости (плоскость ZY)

Эскиз вала представляет собой ломаную линию, отдельные участки которой расположены под прямыми углами друг к другу. Для того, чтобы не назначать отрезкам горизонтальность и вертикальность вручную с использованием параметрических команд, следует сразу начертить их в нужной ориентации, для чего использовать кнопку Ортогональное черчение.

Нажмите кнопку Ортогональное черчение на панели Текущее состояние или нажмите клавишу [F8](рисунок 2).

Рисунок 2 – Панель «Текущее состояние»

В режиме ортогонального черчения можно проводить только вертикальные и горизонтальные отрезки. Одновременно на отрезки будут автоматически накладываться связи Совпадение точек и ограничения Горизонталь или Вертикаль.

Из точки 0 начала координат эскиза постройте осевую линию длиной 148 мм, обязательно включите привязку Выравнивание(рисунок 3), затем постройте ломаную линию 0-13(рисунок 4)..

Рисунок 3 – Окно установки глобальных привязок

Точные значения длин отдельных отрезков задавать не обязательно – постарайтесь лишь приблизительно выдержать их пропорции. Счетчик размера на экране 12,5 мм и 28,8 мм не сможет показать, поэтому эти размеры можно выбрать равными 13 мм и 29 мм Ломаная линия должна быть начерчена стилем Основная (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Контур вала

После построения ломаной отключите режим ортогонального черчения.

Проставьте параметрические линейные размеры так, как это показано на рисунке 5. Закройте эскиз.

Рисунок 5 – Контур вала с параметрическими размерами

Нажмите кнопку Операция вращения на панели Редактирование детали(рисунок 6).

Рисунок 6 – Панель редактирования детали

Если эскиз не замкнут, как в данном случае, система по умолчанию выполняет построение тонкостенного элемента. Для построения сплошного тела нажмите кнопку Сфероид на закладке Параметры Панели свойств(рисунок 7).

Рисунок 7 – Панель свойств

Затем там же откройте закладку Тонкая стенка.

Откройте список Тип построения тонкой стенки и укажите вариант Нет (рисунок 8).

Рисунок 8 – Отказ от создания тонкой стенки

Нажмите кнопку Создать объект.

В окне модели система выполнит построение основания детали (рисунок 9). Установите ориентацию Изометрия XYZ, вариант отображения Полутоновое и максимальную степень точности отображения.

Рисунок 9 – Модель-заготовка вала

Построение шпоночного паза

Перейдем к построению шпоночного паза. Его создание нужно начать с построения вспомогательной плоскости, проходящей касательно той шейки вала, на которой нужно разместить паз:

• нажмите кнопку Касательная плоскость на Расширенной панели команд построения вспомогательных плоскостей (рисунок 10);

Рисунок 10 – Расширенная панель команд

• в окне модели укажите цилиндрическую грань, касательно к которой должна пройти плоскость (рисунок 11). Поскольку к цилиндрической грани можно построить бесконечное количество касательных плоскостей, нужно дополнительно указать плоскость, которая проходит через ось цилиндрической грани и показывает линию касания для новой плоскости;

• в Дереве построения укажите элемент Плоскость ZY и нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления – система выполнит построение плоскости.

Рисунок 11 – Создание касательной плоскости

Эскиз шпоночного паза представляет собой скругленный прямоугольник.

Для создания типовых контуров можно воспользоваться библиотекой эскизов.

В Дереве модели щелкните правой клавишей мыши на элементе Касательная плоскость:1 и выполните из контекстного меню команду Эскиз из библиотеки (рисунок 12).

Рисунок 12 – Эскиз из библиотеки

В Дереве библиотеки откройте папку Пазы и бобышки. В списке элементов папки укажите Паз 1. В окне предварительного просмотра будет показан его контур.

В поля координат точки привязки эскиза по осям X и Y на Панели свойств введите значение . В поле Угол введите значение 90 градусов (рисунок 13). Нажмите кнопку Создать объект.

Рисунок 13 – Выбор шпоночного паза

В Дереве модели появится новый элемент Эскиз 2.

Щелкните на элементе Эскиз:2 правой клавишей мыши и выполните из контекстного меню команду Редактировать (рисунок 14). Система перейдет в режим редактирования эскиза.

Рисунок 14 – Команда «Редактировать эскиз»

Эскиз представляет собой параметрический контур с размерами (рисунок 15). Для завершения эскиза нужно изменить размеры и правильно разместить контур.

Рисунок 15 – Эскиз шпоночного паза

Измените значения размеров, как это показано на рисунке 16 – геометрия контура будет перестроена. Постройте дополнительный линейный размер и присвойте ему значение 12 мм – контур займет правильное положение на эскизе.

Рисунок 16 – Редактирование размеров шпоночного паза

Закройте эскиз и примените к нему операцию Вырезать выдавливанием в прямом направлении с типом построения На расстояние, равное 4 мм, модель примет вид, как на рисунке 17.

Рисунок 17 – 3D-модель вала со шпоночным пазом

Скруглите дно паза радиусом 0,25 мм, для чего укажите саму грань (рисунок 18) ‑ система автоматически определит все принадлежащие ей ребра.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector