Напряженные шпоночные соединения

Напряженное соединения клиновыми шпонками способно передавать крутящий момент, осевую силу и ударные нагрузки. Клиновая шпонка представ­ляет собой клин с уклоном 1:100. Клиновые шпонки делят на (рис. 5.5): 1 – врезные, 2 – на лыске, 3 – фрикционные и 4 – тангенциальные.

Рис. 5.5. Соединения клиновыми шпонками:

1 – врезной; 2 – на лыске; 3 – фрикционной; 4 – тангенциальной

Верхняя грань клиновой шпонки имеет уклон 1:100 (угол 0°35`). С таким же уклоном изготовляют паз в ступице. Клиновые шпонки выполняют с головками и без головок. Головка шпонки предназначена для выбивания шпонки из соединения.

Натяг в соединении создаётся при забивании шпонки в пазы или при затяжке ступицы на шпонку при помощи гайки.

Клиновая врезная шпонка так же, как и призматическая, на по­ловину своей высоты “h” погружена в паз вала, а на другую половицу – в паз ступицы (см. рис. 5.5, а). Но в отличие от призматической, у клиновой шпонки рабочими являются верхняя и нижняя грани, а не боковые (см. рис. 5.5, а, б, в).

Клиновые шпонки на лыске (см. рис. 5.5, б) ослабляют вал в гораздо мень­шей степени, чем врезные шпонки. Фрикционные шпонки (см. рис. 5.5, в) не ослабляют вал вообще. Фрикционные шпонки используют при частых перестановках ступиц по валу в уг­ловом или осевом направлении.

Фрикционные шпонки и шпонки на лыске менее надежны, чем врезные клиновые шпонки, и требуют более толстых ступиц. Поэтому их применя­ют для соединений, передающих небольшие вращающие моменты или для закрепления деталей на полых тонкостенных валах.

Тангенциальные шпонки отличаются от других клиновых шпонок тем, что натягмежду ступицей и валом создают не в радиальном, а в касательном направленииотносительно посадочного цилиндра вала. Одна из широких граней этой шпонки направлена по касательной к сечению вала, а одна из узких граней – по радиусу вала (см. рис. 5.5, г). Такое расположение тангенциальных шпонок вызывает необходимость установки в соединении двух шпонок, размещаемых под уг­лом 120⁰…135⁰. Каждая шпонка передаёт момент одного знака (направления).

Каждая тангенциальная шпонка состоит из двух односкосных клиньев. Распорная сила после установки шпонки создаётся в касательном направлении к посадочному цилиндру. После сборки соединения все детали напряжены, зазоров в соединении нет. Тангенциальные шпонки работают узкими боковыми гранями, в основном, на сжатие, и поэтому наиболее надежны. Этим объясняется их преимущественное использование в тяжелом машиностроении при значительных динамических нагрузках. Соединения тангенциальными шпонками применяют для валов диаметром свыше 60 мм для передачи вращающих моментов в режиме переменных нагрузок. Изготовление пазов в ступице и на валу, а также монтаж соединения при помощи тангенциальных шпонок весьма сложно.