ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
KEY CONNECTION

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шпоночным соединениям.
Известно шпоночное соединение, содержащее вал, охватывающую вал втулку с продольной радиусной канавкой и шпонку, боковая поверхность которой состоит из плоской и цилиндрических частей. Плоская часть шпонки расположена на лыске вала, а цилиндрическая - в продольной радиусной канавке (см. патент РФ №2015423, F16В 3/00, 1994 г.).
Недостатком данного шпоночного соединения является то, что оно является неразъемным и трудоемким в изготовлении, так как требуются дополнительные операции и материалы (подготовка и заливка расплава металла или полимерной композиции).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является шпоночное соединение, содержащее вал с лыской, охватывающую вал втулку, на внутренней поверхности которой выполнена продольная радиусная канавка и шпонку, плоская часть которой установлена на лыске вала, а цилиндрическая - в продольной радиусной канавке втулки (см. авторское свидетельство №307211, F16B 3/00, 1971 г.). Принято за прототип.
Недостатком данного соединения является трудоемкость и сложность изготовления радиусной канавки на внутренней поверхности втулки и трудоемкость сборки шпоночного соединения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является снижение трудоемкости изготовления и сборки шпоночного соединения.
Поставленная задача решается тем, что в шпоночном соединении, содержащем вал с лыской, охватывающую вал втулку, с канавкой на внутренней ее поверхности и шпонку, особенность состоит в том, что шпонка имеет цилиндрическую форму с лыской, а канавка выполнена цилиндрической с торца втулки, причем диаметр цилиндрической канавки равен диаметру шпонки, а ось канавки расположена на расстоянии L от оси вала, равном:
L=0,5D+(0,2÷0,4)d,
где L - расстояние между осью канавки втулки и осью вала;
D - диаметр посадочной поверхности втулки и вала;
d - диаметр шпонки,
при этом ширина открытой части t канавки меньше диаметра шпонки.
Кроме того, ширина лыски вала равна ширине лыски шпонки.
Кроме того, ширина лыски вала больше ширины лыски шпонки.
Кроме того, продольная цилиндрическая канавка выполнена сквозной.
Кроме того, продольная цилиндрическая канавка выполнена несквозной.
Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат.
Снабжение шпоночного соединения цилиндрической шпонкой с лыской, и выполнение с торца втулки продольной цилиндрической канавки с диаметром, равным диаметру шпонки, осью, расположенной на расстоянии L от оси вала, позволяет изготавливать детали соединения с меньшей трудоемкостью на универсальных металлорежущих станках и универсальным металлорежущим инструментом, не применяя специального оборудования и инструмента, позволяет производить сборку соединения с меньшими затратами труда, так как цилиндрическая шпонка, помещенная в канавку втулки, проворачиваясь в ней, самоустанавливается на лыске вала, а открытая часть канавки, выполненная по ширине, меньшей, чем диаметр шпонки, не дает шпонке выпадать из втулки при сборке, также позволяет производить замену шпонки, не разбирая все соединение и производить монтаж и демонтаж соединения под визуальным контролем.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 представлено шпоночное соединение - продольный разрез; на фиг.2 представлено шпоночное соединение, разрез А-А на фиг.1.
Шпоночное соединение содержит вал 1 с лыской 2, охватывающую вал 1, втулку 3, на внутренней поверхности которой выполнена продольная цилиндрическая канавка 4, с диаметром, равным диаметру d шпонки 5, шириной открытой части t и цилиндрическую шпонку 5 с лыской 6, которая контактирует с лыской 2 вала 1, а цилиндрическая боковая поверхность шпонки 5 расположена в продольной цилиндрической канавке 4 втулки 3. От осевого перемещения втулку удерживают кольцо 7 и/или бурт вала 8.
Диаметр цилиндрической шпонки d выбирается конструктивно, исходя из размеров втулки и передаваемого крутящего момента.
При расстоянии между осью вала и осью продольной цилиндрической канавки втулки L<0,5D+0,2d - выполнение канавки технологически затруднено, так как, инструмент при отсутствии металла со стороны посадочного диаметра испытывает изгиб, что приводит к конусовому уклону канавки и, в конечном итоге, к поломке инструмента. Кроме того, ширина открытой части t канавки будет больше или равна диаметру шпонки, что приведет к выпадению шпонки из втулки при сборке соединения.
При расстоянии между осью вала и осью продольной цилиндрической канавки втулки L>0,5D+0,4d - малая ширина открытой части t канавки не позволит лыске шпонки контактировать с лыской вала.
Продольная цилиндрическая канавка может быть выполнена сквозной при короткой втулке и - несквозной - при длинной втулке.
Лыска вала В выполнена по ширине, равной или больше ширины лыски b шпонки, с целью обеспечения полного контакта лысок.
Сборка шпоночного соединения производится следующим образом: в продольную цилиндрическую канавку 4, выполненную на внутренней поверхности втулки 3 с торца втулки, устанавливается цилиндрическая шпонка 5 с лыской 6. Собранный узел устанавливается на вал 1 с выполненной на его поверхности лыской 2. Лыска 6 цилиндрической шпонки 5 путем проворота шпонки в продольной цилиндрической канавке втулки совмещается с лыской 2 вала 1. Далее соединение перемещается вдоль оси вала 1 до кольца 7, и/или бурта вала 8, расположенных на валу для предотвращения осевого смещения втулки. Разборка шпоночного соединения производится в обратном порядке.
Шпоночное соединение работает следующим образом: цилиндрическая шпонка 5 одновременно контактирует с двумя деталями - с валом 1 и втулкой 3. При приложении крутящего момента к валу вал 1 через лыску 2 нагружает лыску 6 цилиндрической шпонки 5, которая, в свою очередь, передает крутящий момент втулке 3.
Предлагаемое шпоночное соединение может быть использовано в профилегибочном оборудовании при установке формирующих роликов на вал, а также в других машинах и механизмах, где передача крутящего момента осуществляется в одном направлении.