ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
KEY JOINT

Изобретение относится к машиностроению, а именно к разъемным соединениям, предающим крутящий момент и осевую нагрузку, и может быть использовано в конструкциях соединения валов, деталей машин, приборов и оборудования.
Известно шпоночное соединение, содержащее вал, установленную на нем втулку, соединенные между собой шпонкой, обойму с винтами, причем сопрягаемые с валом боковые поверхности шпонки имеют выпуклую криволинейную форму, а ответный паз вала сужен в направлении к центру и имеет плоские стенки (а.с. №339682, МПК F16B 3/00).
Недостатком данного соединения является невозможность передачи осевой нагрузки воспринимать знакопеременную нагрузку.
Известно шпоночное соединение, включающее охватывающую, охватываемую детали, шпонку с наружной цилиндрической поверхностью криволинейной шпонки с хордообразным срезом, а внутренняя поверхность снабжена дугообразным углублением (патент RU №2418998, МПК F16B 3/00).
Недостатком данной разработки является невозможность передачи осевой нагрузки, сложность конструкции.
Наиболее близким аналогом является шпоночное соединение, имеющее соединяемые детали, шпонку и шпоночные пазы, выполненные в виде двояковыпуклой линзы (а.с. №697751, МПК F16B 3/00).
Недостатком данной конструкции является невозможность передачи осевой нагрузки, сложность сборки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является создание простой технологичной конструкции, имеющей возможность передачи осевой нагрузки, низкой трудоемкости изготовления и сборки шпоночного соединения.
Данный технический результат достигается с помощью шпоночного соединения, включающего охватываемую и охватывающую детали, шпонку, установленную в пазы соединяемых деталей, выполненную, как и шпоночные пазы, в виде двояковыпуклой линзы, защитную втулку, зафиксированную на охватываемой детали. В пазах соединяемых валов в плоскости, перпендикулярной оси, установлены диаметрально противоположно две поперечные шпонки, выполненные, как и пазы, с радиусом, равным радиусу наружного диаметра охватывающего вала, причем ширина шпонки и пазов одинакова. Сопрягаемые поверхности шпонок и пазов могут иметь плоские поверхности.
Такое выполнение шпоночного соединения позволяет передать большой крутящий момент при одинаковой высоте шпонки, оно до минимума сводит концентрацию напряжений в месте закрепления соединяемых деталей, не ослабляет сечение вала. Такое шпоночное соединение воспринимает крутящий момент плоскостью, а не линией или точкой.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено шпоночное соединение в разрезе, на фиг. 2 - разрез по A-A.
Шпоночное соединение состоит из охватываемого вала 1, охватывающего вала 2, поперечных шпонок 3, установленных в пазы такой же формы и ширины b, что и шпонки 3. От выпадения шпонки 3 защищены втулкой 4, которая удерживается от осевого перемещения стопорным винтом 5. Поперечные шпонки 3 и пазы под них выполнены в виде двояковыпуклой линзы и расположены диаметрально противоположно в плоскости, перпендикулярной оси валов. R6 паза = R7 шпонки = ½ d, т.е. радиус паза равен радиусу шпонки и равен радиусу наружного диаметра вала 2.
Сборка шпоночного соединения производится следующим образом. На вал 1 надевается защитная втулка 4 и сдвигается в крайнее положение, после чего вал 1 вставляется в глухое отверстие вала 2. Путем проворота валов 1 и 2 друг относительно друга обеспечивается совпадение положения шпоночных пазов 6. Устанавливаются шпонки 3 в пазы 6 валов. Защитная втулка 4 перемещается в осевом направлении, занимая на валу 2 положение, исключающее выпадение шпонок 3 из пазов, и фиксируется от осевого перемещения стопорным винтом 5.
Шпоночное соединение работает следующим образом.
Шпонки 3 одновременно контактируют с обоими валами 1 и 2. Помимо этого торцовые поверхности шпонок 3 передают осевую нагрузку от вала 1 к валу 2, что особенно характерно при вертикальном расположении валов. Шпонки воспринимают крутящий момент плоскостью. Данная конструкция не имеет концентраторов напряжений в шпоночных пазах, не ослабляет сечение вала, способствует передаче большого крутящего момента, т.к. работает не на срез, а на сжатие.
Все детали шпоночного соединения легко устанавливаются и удаляются при сборке-разборке.
Данная конструкция надежна в работе, технологична в изготовлении, обладает низкой трудоемкостью изготовления, имеет возможность передачи как крутящего момента, так и осевой нагрузки.