В соединениях с большими шпонками (сечением 28 * 16 мм и более) рекомендуется, кроме того, проверять взаимное прилегание наклонных поверхностей по краске.
При надевании втулки на вал клиновую шпонку следует устанавливать в канавке вала несколько далее нужного положения, но так, чтобы она своими боковыми гранями направляла движение втулки. Сразу же после посадки охватывающей детали на место следует забить шпонку.
Если деталь располагается на конце вала и шпонка устанавливается со стороны торца, то сначала нужно надеть деталь, а потом забить шпонку. Головка клиновой шпонки в затянутом состоянии должна отстоять от торца ступицы не ближе чем на 0,8–1,0 высоты шпонки.
Сборка тангенциальных шпоночных соединений осуществляется в той же последовательности, что и клиновых. В каждом из пазов тангенциального соединения работают две шпонки (рис. 13.6, г). Очень важно, чтобы наклонные поверхности шпонок хорошо прилегали друг к другу. Прилегание поверхностей следует проверять по краске, а необходимые исправления делать припиливанием.
Во время взаимной пригонки наклонных поверхностей необходимо проверять параллельность двух других поверхностей, осуществляющих натяг между валом и ступицей. Проверка производится измерением штангенциркулем, штангенрейсмасом или микрометром в двух местах (рис. 13.6, г). Оба замера размера А должны быть одинаковыми.
Следует отметить, что в единичном и мелкосерийном производстве сборка шпоночных соединений все еще часто сопровождается пригонкой. Пригонка шпоночных соединений, особенно при сборке тяжелых и ответственных узлов, — одна из наиболее трудоемких сборочных операций, требующих высокой квалификации рабочих.
В условиях массового производства пригонка шпонок в процессе сборки обычно не производится. В тех случаях, когда к шпоночным соединениям предъявляются особые требования точности, пригоночные работы допускаются.
13.3. Сборка шлицевых соединений
В современных отраслях машиностроительного производства (станкостроении, автотракторном производстве, сельскохозяйственном машиностроении и др.) вместо шпоночных широко применяются шлицевые соединения , образуемые продольными выступами на валу и соответствующими впадинами в ступице.
Широкое применение таких соединений оправдывается рядом их преимуществ по сравнению со шпоночными:
● шлицевые соединения дают хорошее центрирование и минимизируют проворачивание, которое происходит у врезных шпонок из-за разработки ими паза, что особенно вредно сказывается в машинах, работающих с большими скоростями;
● при шлицевых соединениях увеличиваются поверхности соприкосновения вала с соединяемой деталью, что способствует уменьшению давления на их поверхности;
● при переменных нагрузках прочность у шлицевых валов выше, чем у валов со шпоночными соединениями.
Шлицевые соединения бывают подвижными , когда охватывающие детали могут перемещаться вдоль вала, и неподвижными (жесткими), когда охватывающие детали плотно закреплены на валу.
По форме профиля шлицевые соединения разделяются на прямобочные, эвольвентные, трапецеидальные и треугольные.
Наибольшее распространение имеют прямобочные и эвольвентные шлицевые соединения.
Прямобочные шлицевые соединения . В зависимости от способа центрирования охватывающей детали (втулки) в шлицевых соединениях (рис. 13.6) различают ряд случаев:
● когда точность центрирования не имеет существенного значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения; необходимо осуществить центрирование по боковым сторонам зубьев (например, карданное сочленение в автомобилях) (рис. 13.7, а);
● когда в механизмах (станках, автомобилях и др.) требуется осуществить кинематическую точность, применяется центрирование по одной из поверхностей зубьев (наружной или внутренней); центрирование по поверхности выступов зубьев, как более экономичное (рис. 13.7, б), используется для термически необработанных отверстий или же в том случае, если твердость отверстия допускает калибровку протяжкой после термической обработки; если твердость отверстия не позволяет производить такую калибровку, то применяется центрирование по поверхности впадин зубьев (рис. 13.7, б). При центрировании по поверхности выступов на углах зубьев вала, а также при центрировании по поверхности впадин зубьев в углах впадин отверстия делаются фаски, или скругления (рис. 13.7, г).Рис. 13.7. Способы центрирования шлицевых соединений: I — прямобочных: а — по боковым сторонам зубьев; б — по окружности выступов зубьев; в — по окружности впадин зубьев; г — фаски и скругления зубьев; II — эвольвентных: д — по боковым сторонам зубьев; е — по окружности зубьев
Эвольвентные шлицевые соединения . По сравнению с прямобочными эвольвентные шлицевые соединения имеют следующие преимущества (рис. 13.7, д, е): более совершенную технологию изготовления шлицевого вала благодаря нарезанию шлицов червячной фрезой; возможность применения шевингования (это способ точной обработки многорезцовым инструментом — шевером), шлифования зуба по методу обкатки (и др.) при обработке шлицевых валов; повышенную прочность; лучшее центрирование сопрягаемых элементов; самоустановление шлицевых втулок на валу под нагрузкой.
Центрирование эвольвентных шлицевых соединения производят, как правило, по боковым сторонам зубьев (рис. 13.7, д). В тех случаях, когда необходима особо высокая точность вращения деталей, посаженных на шлицевой вал, применяют центрирование по наружному диаметру (рис. 13.7, е).
Треугольное шлицевое соединение , используемое для передачи небольших крутящих моментов, центрируют только по боковым поверхностям шлицов.
Перед сборкой шлицевых соединений необходимо тщательно осмотреть собираемые детали. На поверхности шлицов не должно быть забоин, заусенцев, острых краев, и должны быть обязательно сняты фаски на торцах вала и ступицы. Это требуется для того, чтобы не произошло заедания соединения во время сборки. Собираемые поверхности должны быть смазаны.
Подвижные шлицевые соединения обычно имеют скользящую, ходовую или легкоходовую посадки и собираются вручную. Неподвижные соединения имеют глухую, тугую и плотную посадки и собираются напрессовыванием охватывающей детали на вал с помощью специальных приспособлений или же с подогревом охватывающей детали перед напрессовкой до 80–120 °C.
Сборку неподвижных шлицевых соединений запрещается производить ударами молотка, так как при этом может получиться перекос насаживаемой детали и даже задиры на шлицах.
Неподвижные (жесткие) шлицевые соединения после сборки должны подвергаться проверке на биение, а подвижные шлицевые соединения проверяются на качку. Эта проверка выполняется вручную покачиванием насажанной детали относительно вала; при этом не должно ощущаться никакого качания. При сборке ответственных шлицевых соединений дополнительно проверяют прилегание сопрягаемых поверхностей на краску. В подвижных соединениях усилие перемещения деталей относительно друг друга должно быть равномерным по всей длине; местные перекосы и заклинивание шлицов не допускаются.
13.4. Сборка клиновых и штифтовых соединений
Клиновое соединение является разновидностью шпоночного и состоит из стержня, втулки и клина (рис. 13.8). Соединяющей деталью является клин, который вставляют в сквозные прорези стержня и втулки.Рис. 13.8. Клиновое соединение
Клинья бывают одно-, двух- и бесскосные, называемые чеками. Сечение клина — прямоугольное или прямоугольное с закругленными узкими гранями. Толщина клина — 0,25–0,5 диаметра стержня, высота — 1,1–1,2 диаметра втулки. Уклон клина — от 1/20 до 1/100 — обеспечивает его самоторможение. При больших уклонах требуются устройства (винты, шплинты и т. п.), предохраняющие клин от самопроизвольного выдвижения.
В зависимости от назначения различают силовые и установочные клиновые соединения. Силовые клинья служат для прочного соединения деталей машин и механизмов. Установочные клинья предназначены для установки деталей в нужном положении и регулирования этого положения. В силовых соединениях клин устанавливают на место, забивая его молотком или затягивая с помощью винта.
В зависимости от способа сборки различают напряженные и ненапряженные клиновые соединения. Предварительный натяг в напряженных клиновых соединениях достигается за счет заплечников на стержне или посадкой хвостовика во втулке на конусе. Клин удерживается в основном за счет сил трения.
Штифтовое соединение является разновидностью клинового. Крепежной деталью в нем является штифт, представляющий собой цилиндрический или конический стержень (рис. 13.9). Штифты служат для обеспечения точного взаимного расположения соединяемых между собой деталей, а также для передачи небольших крутящих моментов. В соответствии с этим штифты делят на установочные и крепежные.Рис. 13.9. Штифты и штифтовые соединения
По форме различают цилиндрические и конические штифты. Конические штифты имеют конусность 1: 50 и могут использоваться многократно.
Цилиндрические штифты удерживаются в отверстии за счет натяга, поэтому при многократном использовании нарушаются плотность их посадки и точность установки. Для повышения надежности соединения применяют разводные и резьбовые штифты.
По конструкции рабочей части штифты выполняют гладкими и насеченными. Насечки на штифту позволяют использовать отверстия, полученные сверлением, без последующего развертывания (как для гладких штифтов), а также допускают многократную постановку их в одно и то же отверстие.
Сборка штифтовых соединений. По имеющемуся отверстию в одной детали после фиксации положения соединяемых деталей засверливают отверстие в другой детали (для конического штифта диаметр сверла равен диаметру штифта). После этого для гладких штифтов оба отверстия совместно развертывают цилиндрической или конической разверткой. В полученное отверстие загоняют штифт.