Коловоротные ключи (рис. 13.4, г) используют при завинчивании гаек и болтов небольших размеров, которые расположены в труднодоступных местах.
В процессе сборки резьбовых соединений их надежность и долговечность зависят от правильной затяжки. С этой целью устанавливают регламентируемые усилия затяжки, обеспечить которые можно с помощью специальных крепежных деталей со встроенными индикаторами усилия затяжки.
Однако наиболее часто при затяжке резьбовых соединений применяют специальные ключи с регулируемым усилием затяжки.
Ключи с регулируемым крутящим моментом применяют для затяжки гаек или болтов с одинаковым усилием, необходимым при сборке трубопроводов, фланцев, крышек, а также машин и механизмов, работающих в условиях вибрации. Кулачок 1 (рис. 13.4, д) с вставленным в него сменным торцовым ключом установлен в рукоятке. При предельном усилии кулачок отжимает шарик 3, шарик при этом давит на тарелку 4, сжимая пружину 2, в результате чего сцепление кулачка с рукояткой прекращается.13.2. Сборка шпоночных соединений
Шпонки — стержни, устанавливаемые в разъем двух соединяемых деталей (пазы вала и насаженной на него детали). Они служат для закрепления на валах или осях шкивов, маховиков, зубчатых колес, рычагов, муфт с целью передачи крутящего момента. Кроме того, шпонки применяются и в том случае, когда требуется передвигать по валу зубчатые колеса или шкивы на ходу, не выключая механизма. В этом случае шпоночная канавка делается на всю длину той части вала, на которую должна передвигаться деталь.
Для соединения деталей при помощи шпонок на валу фрезеруют канавку (паз) по форме и размерам шпонки. Шпоночный паз делают и в детали, которую насаживают на вал. Шпонка одновременно входит в пазы на валу и на закрепляемой детали и может передавать крутящий момент от детали к валу и наоборот.
Основные типы шпоночных соединений и размеры шпонок и пазов для них стандартизированы. Существующие конструкции шпонок можно разделить на четыре группы: призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные.
Призматические шпонки воспринимают крутящий момент, передаваемый соединением, своими боковыми гранями. Поэтому они должны сидеть в пазу с натягом по боковым (узким) сторонам и с обязательным зазором между широкой гранью шпонки и дном паза ступицы, т. е. должны иметь радиальный зазор (рис. 13.5).
Призматические шпонки в сечении имеют вид прямоугольника с взаимно параллельными противоположными гранями. Они подразделяются на обыкновенные, или закладные, без крепления на валу (рис. 13.5, а), и направляющие, с креплением на валу при помощи винтов (рис. 13.5, б).
Обыкновенные шпонки применяются в тех случаях, когда нужно осуществить неподвижное соединение вала с насаженной на нем деталью (например, шкив, маховик, зубчатое колесо, рычаг и т. п.).Рис. 13.5. Основные типы шпоночных соединений.
Шпонки призматические: а — обыкновенные; б — направляющие. Шпонки клиновые: в — без головки; г — с головкой; д — сегментные; е — тангенциальные.Направляющие шпонки применяются в тех случаях, когда охватывающие детали (например, кулачковые муфты, скользящие шестерни, ступицы конусных и дисковых муфт и т. д.) должны свободно перемещаться вдоль вала.
Призматические шпонки не имеют уклона, поэтому они проще в изготовлении, и, кроме того, вся обработка как самих шпонок, так и шпоночных пазов на валах и ступицах может быть полностью механизирована. Однако, если соединение должно быть особенно точным, приходится прибегать к ручной пригонке. В этом случае при сборке соединения шпонка прежде всего пригоняется по пазу на валу, а затем по ней пригоняется шпоночный паз в ступице. Посадка шпонки в паз вала производится легкими ударами медного молотка, под прессом или с помощью струбцин.
Перед началом сборки необходимо снять заусенцы и зачистить острые края шпонок и пазов.
После того как шпонка будет запрессована в паз на валу, щупом проверяют отсутствие бокового зазора, затем насаживают охватывающую деталь (шкив, маховик, зубчатое колесо) и проверяют наличие радиального зазора. Величина этого зазора стандартизирована. В тех случаях, когда после сборки радиальный зазор проверить невозможно, необходимо до сборки тщательно проверить размеры пазов в ступице и на валу с помощью специальных шаблонов.
Клиновые шпонки изготовляются в виде брусков прямоугольного сечения, имеют широкие рабочие грани. Уклон рабочей грани по длине равен 1: 100 (рис. 13.5, в, г). Для обыкновенных клиновых шпонок паз на валу делается без уклона, паз же в ступице детали, закрепляемой шпонкой, имеет уклон относительно оси. Клиновые шпонки создают напряженное соединение, при этом шпоночное соединение в состоянии передавать не только крутящий момент, но и осевую силу.
По форме клиновые шпонки бывают без головки (рис. 13.5, в) и с головкой (рис. 13.5, г).
Шпонки сегментные имеют вид сегмента (рис. 13.5, д). Эти шпонки закладываются круглой стороной в гнездо вала или втулки. Они, как и призматические, передают крутящий момент своими боковыми сторонами, а между верхней узкой гранью шпонки и дном паза ступицы обязательно должен быть радиальный зазор.
Сегментные шпонки применяются при передаче небольших крутящих моментов и устанавливаются на валах диаметром до 55 мм.
Основным преимуществом соединения с сегментными шпонками является простота и дешевизна изготовления как самих шпонок, так и шпоночных пазов. Сегментные шпонки вытачиваются на токарном станке, пазы на валу фрезеруются дисковой фрезой, а пазы в ступице выполняются протягиванием на протяжном станке. Все эти методы весьма производительны и технологичны. Порядок сборки соединений с сегментными шпонками тот же, что и для соединения с призматическими шпонками.
Шпонки тангенциальные выполняются составными из двух клиньев с тем же уклоном (1: 100), но общее поперечное сечение шпонки имеет форму прямоугольника рис. 13.5, е). Этот тип шпонок лучше всего приспособлен для соединения деталей, передающих вращение только в одном определенном направлении. В тех случаях, когда вал по условиям работы механизма вращается в обе стороны, необходимо ставить две тангенциальные шпонки под углом 120° друг к другу.
Несколько ослабляя вал, тангенциальная шпонка вместе с тем дает более надежное крепление, поэтому с успехом применяется на валах больших диаметров. Общесоюзным стандартом предусматриваются два исполнения тангенциальных шпонок: нормальное (для диаметров от 60 до 1000 мм) и усиленное (для диаметров от 100 до 1000 мм).
Соединение деталей машин при помощи шпонок различных конструкций является одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, обеспечивающих передачу крутящих моментов.
Шпоночные соединения могут быть напряженными и ненапряженными.
Напряженное шпоночное соединение осуществляется с помощью клиновых шпонок. Клиновые шпонки при сборке забиваются в пазы ступицы и вала ударами молотка через мягкую прокладку и своими широкими гранями упираются в тело соединяемых деталей, создавая при этом большие усилия распора. Благодаря этому соединение получается настолько надежным, что может передавать не только крутящий момент, но и осевые усилия.
Ненапряженное шпоночное соединение осуществляется с помощью призматических шпонок. Призматические шпонки устанавливаются в пазах ступицы и вала без зазора по боковым сторонам. По широким же граням они имеют зазор, поэтому соединение получается ненапряженным и может передавать только крутящий момент, но не осевые усилия.
Сборку призматических шпоночных соединений производят в такой последовательности. Сначала пригоняют шпонку к пазу вала, при этом, если необходимо, опиливают боковые поверхности шпонок. Затем медным молотком осаживают шпонку на место и кронциркулем, штангенциркулем или микрометром измеряют размер t + h на обеих ее концах (рис. 13.6, а). Поверхность шпонки должна быть параллельна оси вала, иначе говоря, размеры t + h на концах шпонки должны быть одинаковыми.
Далее штангенциркулем, нутромером или штихмасом измеряют на втулке размеры t1 с обеих сторон отверстия (рис. 13.6, б). Дно шпоночной канавки должно быть параллельно оси отверстия; это будет достигнуто, если замеры с двух сторон дают одинаковые результаты. Для обеспечения необходимого зазора размер обязательно должен быть больше размера t + h. При необходимости широкую поверхность шпонки следует опилить или обработать на шлифовальном или строгальном станке.
После проверки всех размеров шпоночного соединения на вал насаживают сопрягаемую деталь. Способ посадки выбирается в зависимости от величины натяга в соединении. При любом способе (запрессовкой или с нагревом) нужно следить за тем, чтобы шпонка плотно сидела в пазу вала; перекос шпонки может привести к заклиниванию деталей.
Сборку клиновых шпоночных соединений производят следующим образом. Прежде всего проверяют посадку шпонки в пазах вала и отверстия по боковым сторонам.
Шпонка должна перемещаться в пазах свободно, поэтому зазор между боковыми поверхностями шпонки и сторонами шпоночных канавок должен быть выдержан в пределах рекомендованных. Например, для шпонок сечением 10 x 8 допустим зазор до 0,30 мм; для шпонок 28 x 16 —до 0,40 мм; для шпонок 60 x 32 —до 0,60 мм.Рис. 13.6. Приемы сборки основных типов шпоночных соединений:
а — пригонка шпонки по валу; б — измерение шпоночного паза во втулке; в — проверка посадки шпонки в пазах вала; г — контроль параллельности поверхностейЗатем проверяют прилегание широкой плоскости шпонки ко дну паза во втулке. Обе поверхности должны иметь одинаковый уклон, что можно проверить, измерив внутренний размер t (рис. 13.6, в). Если уклоны одинаковые, то вторая поверхность шпонки, прилегающая к валу, должна быть параллельна оси отверстия, а размеры t, замеренные с обеих сторон втулки, должны быть равны. Если такого равенства не получится, то одну из широких плоскостей шпонки следует припилить.