Размещено на http://www.allbest.ru/

3

КУРСОВАЯ РАБОТА

по основам конструирования

на тему: «Шпоночные соединения»

Содержание

Введение

1. Конструктивные особенности шпоночных соединений

1.1 Общие сведения о шпоночном соединении

1.2 Разновидности шпоночных соединений

1.3 Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений

2. Практическая часть задания. Описание выполнения практической части задания

Заключение

Список литературы

Введение

1.1 Общие сведения о шпоночном соединении

1.2 Разновидности шпоночных соединений

Шпонки используют в малонагруженных соединениях, преимущественно в изделиях мелкосерийного производства. Недостатки шпоночных соединений: малая несущая способность; ослабление валов шпоночными пазами; концентрация напряжений из-за неблагоприятной формы шпоночных пазов; низкая технологичность.

Особенно резко шпонки ослабляют полые валы, у которых отношение диаметра отверстия к диаметру вала (d/D > 0,6). Применение силовых шпонок на таких валах почти исключается.

В крупносерийном и массовом производстве в ответственных соединениях, нагруженных большими крутящими моментами, работающих при циклической нагрузке, шпоночные соединения уступили место более совершенным шлицевым соединениям. Различают напряженные шпоночные соединения (клиновые и тангенциальные шпонки) и ненапряженные (призматические и сегментные шпонки).

Клиновые шпонки

Клиновые шпонки выполняют по ГОСТ 24068 - 80 четырех исполнений: исполнение 1 - с головкой (рис. 3, а), исполнение 2-е закругленными торцами (рис. 3,б), исполнение 3-е плоскими торцами (рис. 3, в) и исполнение 4 --с одним закругленным и другим плоским торцом.

Рисунок 3 - Типы клиновых шпонок

Верхнюю грань шпонки делают с уклоном 1:100 (б - 0? 35'). Натяг между валом и ступицей создают путем забивания шпонки (рис. 4, а) или затяжки ступицы гайкой на шпонку, зафиксированную на валу в осевом направлении (вид, б).

Забивные шпонки с головками (вид, в) применяют преимущественно в концевых установках.

Рисунок 4 - Установка клиновых шпонок

На рисунке 5 представлены способы устранения недопустимого по технике безопасности выступания головок на торцах вращающихся валов.

Рисунок 5 - Установка забивных шпонок с головками

Наряду с установкой в пазу применяют установку клиновых шпонок на лысках (рисунок 6, а).

Фрикционные клиновые шпонки (виды б, в) устанавливают на гладком валу. Крутящий момент передается трением, возникающим между валом и шпонкой при затяжке.

Рисунок 6 - Клиновые шпонки

Тангенциальные нормальные и усиленные шпонки (рис. 7, ГОСТ 24069 - 80, ГОСТ 24070--80) состоят из двух клиньев (с боковыми односторонними скосами), забиваемых в паз, образованный угловыми уступами на валу и в ступице. Тангенциальные клиновые шпонки применяют только в попарной установке под углом между парными шпонками 120°.

Клиновые шпонки в настоящее время применяют редко, только на валах большого диаметра, в соединениях, не требующих точного центрирования. Основные их недостатки: децентрирование ступицы под действием одностороннего натяга; возникновение высоких напряжений в ступице при натяге; возможность перетяжки соединения; затруднительность демонтажа.

Рисунок 7 - Тангенциальные шпонки.

Призматические шпонки

Наиболее распространены призматические шпонки, устанавливаемые в пазу вала по посадкам с натягом Р9/h9 (врезные шпонки) или по посадке (закладные шпонки). Шпонки входят в паз ступицы так, что между верхней гранью шпонки и днищем паза оставляют зазор (рис 8,а).

Рекомендуются следующие посадки по боковым граням паза ступицы: с зазором (Н9/h9 -- для центрирующих соединений;D/h9 -- подвижных соединений) или переходные и с натягом (J/h9, N9/h9, Р9/h9 для циклически нагруженных соединений).

Ступицы сажают на вал обычно по посадке Н7/h6; в соединениях, подвергающихся циклическим нагрузкам; предпочтительны посадки Н7/j6, Н7/k6, Н7/n6, Н7/m6, Н7/р6.

Действующий на соединение крутящий момент вызывает напряжения среза в теле шпонки и напряжения смятия на боковых гранях шпонки (вид, а). Преобладающее значение для прочности и устойчивости соединения имеет изгибающий момент М_изг, стремящийся вывернуть шпонку из паза вала.

Для увеличения прочности заделки целесообразно применять посадку Р9/h9 в вале и увеличивать глубину установки шпонки в вал (вид, б). Шпонки шириной b > 10 мм крепят в пазу вала винтами с прорезной головкой (вид, в) или винтами с внутренним шестигранником. Для повышения сопротивления усталости вала на участке, ослабленном шпоночным пазом, применяют обчеканку шпонок по контуру (виды: г, д).

Рабочие грани пазов ступицы и вала обрабатывают в рядовых соединениях до параметра шероховатости Rа = 3,2 мкм, в ответственных - до Rа =2,5 мкм, днища пазов -- до Ra - 6,3 мкм.

Рисунок 8 - Установка призматических шпонок

Пазы в ступице выполняют долблением или протягиванием однощлицевой протяжкой, на валу -- фрезерованием пальцевой (рисунок 9, а) или дисковой (рисунок 9,б) фрезой. Фрезерование дисковой фрезой производительнее и обеспечивает более высокую точность и малую шероховатость боковых граней паза.

Рисунок 9 - Схема обработки шпоночных пазов

Однако при этом способе увеличиваются осевые размеры шпоночного соединения, особенно в соединениях с упорными буртиками (рисунок 10, а. б), а при заданных габаритах сокращается длина шпонки. Кроме того, необходима фиксация шпонки в осевом направлении. Наиболее распостранён способ фрезерования пальцевыми фрезами.

Рисунок 10 - Установка шпонок в пазах

Во избежание пригонки торцов шпонок длину l паза делают на 0,5--1 мм больше длины l шпонки (рис. 11, а).

Пазы не доводят до ближайших ступенек на расстояние s=2ч3 мм для валов диаметром менее 30 мм, а для валов большего диаметра - на 4-5 мм. Врезание пазов в ступеньку увеличивает концентрацию напряжений. В концевых установках величину (рис. 11) принимают на 1-2 мм больше 5 с целью увеличения прочности перемычки.

Диаметр резьбы D_р (рис. 11,6), как обычно в ступичных соединениях, делают на 0,5 -2 мм меньше диаметра D вала.

Рисунок 11 - Установка шпонок в закрытых пазах

Высоту a упорной ступеньки, учитывая, что упор происходит почти но полной кольцевой поверхности, достаточно делать равной 2-4 мм.

В концевых установках целесообразно прорезать шпоночный паз на выход в горец вала (рис. 12). При этом сокращаются осевые габариты соединения и увеличивается рабочая длина шпонки, особенно если хотя бы один торец шпонки плоский.

В затяжных соединениях шпонку фиксируют в осевом направлении шайбой и гайкой (вид, а).

Неизбежное в затяжных конструкциях прорезание резьбы шпоночным пазом не сказывается отрицательно на работе резьбы. Паз в резьбе обычно используют под отгибную лапку стопорной шайбы т.

Необходимо только, чтобы расстояние е между днищем паза и внутренним диаметром резьбы (вид, б) было достаточно для размещения лапки.

Рисунок 12 - Установка шпонок в пазах с выходом на торец вала

Направляющие шпонки

Призматические шпонки с креплением на вале по ГОСТ 8790 - 79 (рис. 13) применяют для направления деталей, перемещаемых на валу с передачей крутящего момента. Причем могут быть использованы различные исполнения шпонок (1-3). Размеры сечения шпонок устанавливают по таблице.

Рисунок 13 - Направляющие шпонки

Во многих случаях оказывается более выгодным крепить шпонку в ступице (рис. 14), а на валу проделывать паз (скользящие сборные шпонки по ГОСТ 12208 -- 66). Крепление шпонки на винтах (виды д, б) не всегда осуществимо по конструктивным условиям. В таких случаях применяют закладные шпонки (виды в,г). При легких нагрузках и при отсутствии нагрузок, когда требуется только фиксация углового положения перемещаемой детали на валу, ограничиваются установкой на ступице закладных направляющих штифтов (вид, д).

Рисунок 14- Скользящие шпонки

Сегментные шпонки

Сегментные шпонки, или шпонки Вудруфа, обладают некоторыми технологическими преимуществами по сравнению с призматическими шпонками. Пазы на валах обрабатываются дисковыми фрезами с большей производительностью и точностью, чем для призматических шпонок. Шпонки изготовляют из чистотянутых сегментных профилей, а в мелкосерийном производстве -- из цилиндрического проката с разрезанием на сегменты. Демонтаж шпонок несложен и осуществляется легким ударом по концу шпонки.

Крепление шпонок на валу устойчивее вследствие большей глубины врезания. Однако сегментные шпонки значительно ослабляют валы (особенно полые). Это обстоятельство наряду с малой длиной шпонок, обусловливающей повышенные напряжения смятия на рабочих гранях шпонок, ограничивает применение сегментных шпонок областью мало нагруженных соединений. Сегментные шпонки, за редким исключением, устанавливают только в массивных валах.

Посадки по боковым граням для сегментных шпонок такие же, как для призматических.

Диаметр сегментных шпонок выполняют по h12. Диаметр отверстий под шпонку на валу выполняют с положительным отклонением в плюс от номинального значения не более 0,8d₁.

Фаски с (или радиус r) по контуру шпонки делают равными 0,2 -- 0,3 мм. Длину l шпонки определяют но формуле

и для стандартных шпонок она равна (0,92-0,98)d₁.

Рисунок 15. Установка сегментных шпонок

Условное обозначение шпонки состоит из размеров bЧ h и номера ГОСТа. Например, шпонка исполнения 1 сечением b Ч h = 4 Ч6,5 мм. Шпонка 1-4x6,5 ГОСТ 24071 -80. То же исполнения 2 сечением b Ч h. = 4x5,2 (h₁ = 0,8h). Шпонка 2-4x5,2 ГОСТ 24071 -80. Примеры установки сегментных шпонок приведены на рис.15, а - в (цилиндрические валы) и рис. 15 г - д (конусные валы).

С помощью сегментных шпонок можно создать упор для затяжки ступиц на цилиндрическом валу (виды б, в) при небольшой рабочей осевой силе.

1.3 Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений