Шпоночное соединение

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к шпоночным соединениям валов с установленными на них деталями (ступицами, втулками, шкивами и т.п.) и может использоваться в различных отраслях промышленности.
Уровень техники
Известно шпоночное соединение (см. описание изобретения к а. с. СССР №307211, www1.fips.ru), содержащее вал, втулку и связывающую их сегментную шпонку, установленную своей плоской гранью на лыске вала, на внутренней поверхности втулки вдоль образующей выполнена несквозная радиусная канавка под шпонку, диаметр которой меньше диаметра вала. Недостатками данного устройства являются:
- неудобство сборки ввиду невозможности визуально контролировать и корректировать положение плоской грани шпонки относительно ступицы,
- сложность выполнения радиусной канавки в ступице ввиду того, что подход обрабатывающего инструмента к канавке возможен только со стороны отверстия под вал,
- ограниченная способность передачи крутящего момента, определяемая площадью контакта шпонки с валом и втулкой.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является шпоночное соединение (описание изобретения к заявке РФ №94010172, http://www1.fips.ru), содержащее вал с лыской, втулку с радиусной канавкой, выполненной на внутренней поверхности втулки вдоль образующей, и связывающую их сегментную шпонку, установленную плоской гранью на лыске вала, и взаимодействующую своей цилиндрической поверхностью с радиусной канавкой втулки, при этом шпонка снабжена хвостовиком, фиксирующим ее относительно вала. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Недостатками прототипа являются:
- смещение оси втулки относительно оси вала на величину посадочного зазора при монтаже клиновой шпонки, что при короткой втулке может привести к перекосу соединяемых деталей;
- невозможность использования для шпоночных соединений, в которых вал имеет лыску, выполненную параллельно оси вала;
- сложность использования в малогабаритных передачах из-за наличия винтового соединения с валом для фиксации шпонки,
- возникновение дополнительных постоянных сил при монтаже клиновой шпонки, действующих вдоль оси вала на опоры втулки и на опоры вала.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемой полезной модели, является создание надежного соединения вал-втулка, имеющего повышенную несущую способность при передаче крутящего момента, с возможностью изготовления на универсальном технологическом оборудовании, а также упрощение сборки шпоночного соединения.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является:
- повышение несущей способности шпоночного соединения;
- уменьшение габаритов шпоночного соединения;
- применение более простой технологии изготовления и сборки шпоночного соединения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявленном шпоночном соединении, содержащем вал с лыской, втулку и снабженную хвостовиком сегментную шпонку, установленную своей плоской гранью на лыске вала, на всей длине внутренней поверхности втулки, вдоль ее образующей выполнена радиусная канавка, ось которой смещена относительно оси втулки в радиальном направлении, сегментная шпонка установлена на лыске вала так, что хорда шпонки перпендикулярна продольной оси вала, а цилиндрическая поверхность шпонки взаимодействует с радиусной канавкой втулки, во втулке со стороны торца вала выполнено соосное с валом несквозное резьбовое отверстие, в которое установлена гайка с наружной резьбой. Благодаря указанным отличительным признакам достигается заявленный технический результат, а именно уменьшение внутренних напряжений в ступице от отверстий под шпонку, уменьшение общего габарита соединения вал-ступица, а также выполнение деталей предлагаемого устройства без применения специального инструмента и специального технологического оборудования.
Предлагаемое устройство имеет повышенную несущую способность за счет увеличенной площади контакта шпонки с валом и ступицей.
Предлагаемое устройство позволяет уменьшить общий габарит соединения для передачи вращения от приводного вала к шестерне или шкиву и в обратном направлении благодаря размещению устройства для фиксации шпонки в ступице, а не на валу. Предлагаемое техническое решение позволяет изготавливать детали предлагаемого шпоночного соединения на универсальном оборудовании без применения специального инструмента и технологических операций протягивания или долбления.
Краткое описание чертежей
Сущность предлагаемого устройства поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, на которых показано:
фиг. 1 Общий вид предлагаемого соединения в сборе;
фиг. 2 Общий вид шпонки.
Устройство разъемного шпоночного соединения содержит вал (1) приводного механизма с лыской, соосно соединенную с ним втулку (2) с выполненным в ней центральным отверстием под вал приводного механизма и радиусной канавкой под шпонку, ось которой параллельна оси вала и смещена относительно нее в радиальном направлении, а также несквозным, соосным с валом отверстием с внутренней резьбой, шпонку (3) с лыской и гайку (4) с наружной резьбой. Шпонка (3) выполнена с хвостовиком на торце и своей цилиндрической поверхностью взаимодействует с радиусной канавкой во втулке (2) таким образом, что лыски на штифте и на ведущем валу имеют контакт по поверхности. Гайка (4), завинченная в резьбовое отверстие во втулке, предотвращает выход шпонки (3) из отверстия во втулке.
Осуществление полезной модели
Устройство работает следующим образом.
Приводной вал при вращении передает крутящий момент на втулку через поверхностный контакт со шпонкой, которая препятствует провороту втулки относительно приводного вала. Хвостовик используется для установки шпонки при сборке соединения, а также при ее демонтаже. Кроме того, хвостовик, взаимодействуя с гайкой, препятствует выходу шпонки из радиусной канавки. В другом варианте осуществления заявляемой полезной модели, фиксация шпонки во втулке осуществляется любым известным способом.
При реализации устройства заявленная совокупность существенных признаков позволяет решить задачу передачи крутящего момента с приводного вала на втулку, при этом:
- передавать большее значение крутящего момента без увеличения габаритов соединения, либо уменьшить габарит соединения без потери для передачи крутящего момента, так как предлагаемое устройство имеет повышенную несущую способность при передаче крутящего момента с вала на втулку (ступицу) и в обратном направлении за счет увеличения площади контакта шпонки с валом и ступицей вследствие того, что цилиндрическая часть шпонки равна длине втулки, а диаметр шпонки равен или больше поперечного размера лыски на валу;
- позволяет дополнительно уменьшить общий габарит соединения для передачи вращения от приводного вала к втулке и в обратном направлении благодаря фиксации шпонки во втулке (ступице), а не на валу;
- позволяет изготавливать детали предлагаемого шпоночного соединения на универсальном оборудовании без применения специального инструмента и технологических операций протягивания или долбления.