Шпоночный паз на валу: Шпон паз на валу

alexxlab | 21.09.2018 | 0 | Разное

Содержание

Шпоночные соединения

 
Шпонка - деталь, устанавливаемая в разъем двух соединяемых деталей и препятствующая их взаимному перемещению. Применяется чаще всего для передачи вращающего момента. По характеру работы различают ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные) шпонки, а также неподвижные и подвижные шпоночные соединения.

Призматические шпонки бывают нескольких видов и конструкций, но в общем и целом, их можно разделить на следующие типы:
  • обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами.
  • направляющие, с креплением на валу, применяемые при необходимости перемещения ступицы вдоль вала.
  • скользящие (ГОСТ 12208-66), перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей, с которой соединены посредством цилиндрического выступа.
 
6 - 8221,21,00,080,16
8 - 10331,81,4
10 - 12
4
42,51,8
12 - 175532,30,160,25
17 - 22663,52,8
22 - 30
8
743,3
30 - 3810853,30,250,4
38 - 4412853,3
44 - 50
14
95,53,8
50 - 58161064,3
58 - 65181174,4
65 - 7520127,5
4,9
0,40,6
75 - 85221495,4
85 - 95251495,4
95 - 110281610
6,4
110 - 1303218117,4

Для обеспечения посадок призматических шпонок предусмотрены поля допусков: на ширину паза вала - Н9, N9 и Р9; на ширину паза втулок - D10, Js9 и Р9; на высоту шпонки 2-6 мм - h9 и свыше 6 мм – h21; на длину шпонки h24 и на длину паза - h25.
Сегментные шпонки по ГОСТ 24071-80 применяют при необходимости частого демонтажа узла. Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80 представляют собой самотормозящийся клин с уклоном 1 : 100; они крепят ступицу также и в осевом направлении, из-за возникающих при эксплуатации перекосов эти шпонки применяют только для тихоходных, неответственных деталей. Тангенциальные шпонки по применяют при значительных динамических нагрузках. Возможные дефекты шпоночных соединений и способы ремонта последних приведены в таблице:

Технические требования к шпоночным соединениям предусматривают:

  1. правильность формы и размеров шпонки и пазов вала и ступицы по всей длине;
  2. отсутствие заусенцев и забоин на рабочих поверхностях шпонки и пазов;
  3. параллельность оси шпонки и осей вала или отверстия ступицы;
  4. симметричность боковых поверхностей пазов вала и ступицы относительно диаметральной плоскости;
  5. тщательную пригонку рабочих поверхностей шпонки и пазов; наличие зазоров по высоте для призматических и сегментных шпонок и по ширине для клиновых шпонок.
Порядок сборки соединений с обыкновенной призматической шпонкой представляет собой подготовку нужной шпонки (из чистотянутого прутка). Далее следует пригонка шпонки по пазу вала (припиливание или шабрение по краске). Затем делается запрессовка шпонки в вал прессом, струбцинами или ударами медного молотка. В конце на особо ответственных деталях проводится проверка щупом на предмет отсутствия зазора между боковыми сторонами шпонки и паза; Также возможна пригонка ступицы к боковым сторонам шпонки с минимальным зазором для неподвижных соединений и с гарантированным зазором для подвижных.

При сборке соединений с клиновой шпонкой готовят нужную шпонку; смазывают шпонку и пазы вала и ступицы машинным маслом; ступицу надевают на вал, пазы их совмещают; шпонку вводят в паз и ударом по широкой торцовой части или головке заклинивают, при этом головка шпонки не должна доходить до ступицы, что гарантирует наличие натяга в соединении; при наличии зазора (проверяется щупом с обеих сторон ступицы), который образуется при несовпадении уклонов шпонки и ступицы, соединение разбирают и соприкасающиеся поверхности пригоняют.

Дефекты шпоночных соединений и способы ремонта

Смятие или срез шпонкиЗаменить шпонку новой, имеющей припуск 0,1-0,2 мм для последующей пригонки по пазу вала
Смятие или износ шпоночного паза вала
  1. Обработать паз под шпонку следующего стандартного размера и установить ступенчатую шпонку (при установке обычной шпонки расширяют также паз ступицы).
  2. Заварить старый паз и изготовить новый под углом 90- 120° к старому.
  3. Наплавить изношенный паз и обработать заново (данный способ применим только для неответственных соединений)
Смятие или износ шпоночного паза ступицыПри данной поломке следует обработать паз под шпонку следующего стандартного размера на долбежном станке или вручную. В последнем случае сначала опиливают дно паза (параллельно оси ступицы или с уклоном 1 : 100 под клиновую шпонку), а затем уже боковые стороны с обеспечением их симметричности относительно диаметральной плоскости.


Смотрите также:
 

Ремонт шпоночного паза :: Loctite (Локтайт)

 Деталь, насаженная на вал: например, шкив или зубчатое колесо

  • Износ шпонки или шпоночного паза
  • Ремонт изношенных шпонок
  • Защита новых и восстановленных деталей от износа, истирания и химического воздействия

 

Применение: 

Ниже описан ремонт призматических шпонок, однако аналогичным образом можно ремонтировать и другие шпонки. Пример шпонок, которые можно восстановить похожим методом:

  • Сегментные шпонки 
  • Клиновые врезные шпонки
  • Конические шпонки

Причина:

  • Неточная обработка приводит к ослаблению крепления деталей; это влечет за собой возникновение микро-перемещений, а значит и износа
  • Знакопеременные нагрузки

  • Комбинированная нагрузка
  • Повреждения, возникшие в процессе сборки
  • Неправильная сборка вследствие загрязнения деталей
  • Неправильная установка шпонка – примечание чрезмерного усилия

Способы ремонта шпоночных соединений: 

Выравнивание положения призматической шпонки

Метод ремонта: восстановление; установка шпонки (изношенная канавка)
Применяемый состав:

Loctite 648 (50 мл, 250 мл)
Зазор (вид посадки): Переходная посадка / Посадка с зазором
Степень износа: Сильно изношенная шпоночная канавка
Время полимеризации (Сталь): 12 часов*

*Нагревайте соединение для скорейшей полимеризации состава

Последовательность действий:

Сильно изношенное шпоночное соединение

  • Разберите узел
  • Подберите шпонку следующего стандартного размера
  • Расточите изношенную шпоночную канавку до размеров новой шпонки
  • Сточите выступающую часть новой шпонки сверху и с боков таким образом, что бы ее размеры соответствовали размерам шпоночной канавки насаживаемой детали
  • Зашкурьте поверхности, на которые будет нанесен клей
  • Очистите эти поверхности средством для очистки и обезжиривания Loctite 7063 (Локтайт 7063) 150 мл или 400 мл
  • Нанесите Loctite 648 (Локтайт 648) на поверхности шпоночной канавки вала
  • Вставьте шпонку в шпоночную канавку вала
  • Удалите лишний состав
  • Если на шпонку действуют большие нагрузки, то дополнительно на всю поверхность вала, контактирующую с насаживаемой деталью, нанесите состав Loctite 648 (Локтайт 648)
  • Соберите узел с уже установленной шпонкой
  • Удалите лишний состав
  • Дождитесь полной полимеризации клея
     

Создание новой шпоночной канавки на валу

Если износ деталей слишком сильный, может потребоваться создание новых шпоночных канавок; в этом случае старые канавки могут быть заполнены следующим способом.

Метод ремонта: создание новой шпоночной канавки
Применяемый состав: Loctite Hysol 3478 A&B Superior Metal
Зазор (вид посадки): Переходная посадка / Посадка с зазором
Степень износа: Сильно изношенная шпоночная канавка
Время полимеризации (Сталь): 24 часа*

*Нагревайте соединение для скорейшей полимеризации состава

Последовательность действий:

  • Разъедините детали
  • Очистите эти детали средством для очистки и обезжиривания Loctite 7063 (Локтайт 7063) 150 мл или 400 мл
  • Loctite 3478 (Локтайт 3478) в шпоночные канавки вала и втулке. Не оставляйте пустот
  • Дайте составу полимеризоваться в течение 24 часов
  • Если необходимо наличие круглой поверхности, обработайте полимеризовавшийся состав
  • Проточите новые шпоночные канавки на валу и втулке
  • Снова очистите детали Средством для очистки и обезжиривания Loctite 7063 (Локтайт 7063)
  • Нанесите небольшое количество резьбового фиксатора Loctite 243 (Локтайт 243) на стенки новой шпоночной канавки
  • Вставьте шпонку в шпоночную канавку
  • Удалите лишний клей
  • Соберите узел
  • Дайте составу полностью полимеризоваться

       

 

*Нагревайте соединение для скорейшей полимеризации состава

Последовательность действий:

Выберите подходящий ремонтный состав, исходя из степени износа детали

  • При необходимости разберите узел. Однако ремонт можно производить и без извлечения вала
  • Обработайте поверхность рашпилем или вращающимся режущим или сверлильным инструментом
  • Очистите поверхности средством для очистки и обезжиривания Loctite 7063
  • Нанесите тонким слоем сухое смазывающее средство Loctite 8192 на шпонку, втулку и на другие поверхности, где не требуется приклеивание
  • Обработанные таким образом детали следует оставить в покое на 15-30 минут при комнатной температуре
  • Шпателем нанесите ремонтный состав. На дно канавки наносите тонкий слой клея, а на боковые стенки – более толстый. Это позволит шпонки сесть достаточно глубоко в канавку и оставить небольшой зазор
  • Удалите лишний состав с краев шпоночной канавки
  • Незамедлительно придайте правильное положение шпонке, валу и втулке друг относительно друга
  • Дождитесь полной полимеризации клея

Результаты

  • Узел восстановлен и готов к работе без проведения капитального ремонта
  • Шпонка закреплена в шпоночной канавке
  • Исключен повторный износ
     

Активная защита от износа

Описание:

  • Закрепление шпонки в шпоночной канавке на новых деталях
  • Исключение микроперемещений, приводящих к износу

Причина:

В новом узле зазор между шпонкой и стенками шпоночной канавки обычно очень мал или отсутствует вовсе. Однако со временем изнашивание может повлечь потерю прочности и разбалтывание шпоночной канавки.

Решение:

  • Нанесите резьбовой фиксатор Loctite 243 средней прочности на поверхность шпонки или канавки
  • Резьбовой фиксатор Loctite 243 средней прочности подходит для заполнения зазоров и обладает высокой прочностью однако позволяет легко разбирать узел для обслуживания
  • Если требуется извлечь шпонку, выбейте ее при помощи молотка и зубила или выколотки

Последовательность действий:

  • Очистите шпонку и шпоночную канавку средством для очистки и обезжиривания Loctite 7063
  • Нанесите несколько капель резьбового фиксатора Loctite 243 на поверхность шпоночной канавки или несколько капель резьбового фиксатора Loctite 248 на шпонку
  • Вставьте шпонку в шпоночную канавку
  • Удалите лишний состав
  • Перед насаживанием детали на вал дайте составу полимеризоваться

Результаты:

  • Исключение микроперемещений, приводящих к истиранию
  • Предотвращение износа шпоночной канавки
  • Предотвращение появления коррозии

6.4. Шпоночные пазы

шлифовального круга со стандартными параметрами (рис. 6.18). Аналогичным образом постройте такую же канавку с противоположного торца вала.

6.4.1. Общие сведения

Шпоночное соединение — одно из распространенных средств передачи крутящего момента от вала втулке. Эти соединения применяют в тех случаях, когда нет особых требований к точности центрирования соединяемых деталей. Шпоночные соединения могут обеспечивать как неподвижное, так и подвижное вдоль оси соединение.

По форме шпонки разделяются на призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные. Чаще других используются призматические шпонки с закругленными торцами, так называемого исполнения 1 по ГОСТу 23360-78 (рис. 6.19, а).

На валу изготавливается паз длиной, равной длине шпонки (рис. 6.19, б). Для облегчения сборочных операций допускается изготавливать длину шпоночного паза на 0,5—1,0 мм больше длины шпонки. Шпоночные пазы не доводят до торца вала на расстояние L = 3...5 мм при диаметре вала Db ≤ 30 мм и L = 5...7 мм при Db > 30 мм. При наличии на ступенчатом валу нескольких шпоночных пазов их рекомендуется располагать в разных плоскостях.

Во втулке продалбливают (как правило, на всю длину втулки) шпоночную канавку (рис. 6.19, в).

Шпонка вставляется в паз на валу (рис. 6.19, г). Затем втулка надевается на вал таким образом, чтобы выступающая часть шпонки вошла в шпоночную канавку (рис. 6.19, д). Глубина канавки должна обеспечивать зазор К между поверхностью шпонки и канавкой (рис. 6.20).

Поперечные размеры шпонки b×h увязаны с размером диаметра Db вала. В справочных таблицах ГОСТа 23360-78 определены диапазоны диаметров (свыше Dmin до Dmax) вала, для которых установлены соответствующие сечения шпонок. Длина шпонок l также стандартизована. При работе с КОМПАС-библиотекой нет необходимости в разыскивании этой информации в справочной литературе — все данные для построения имеются в диалоговых окнах библиотеки.

При изображении шпонок на сборочных чертежах они показываются не рассеченными на продольных разрезах и рассеченными — на поперечных разрезах.

Трехмерные библиотеки

315

Рис. 6.19. Элементы шпоночного соединения:

а— призматическая шпонка с закругленными торцами;

б— шпоночный паз на валу; в — шпоночная канавка во втулке;

г— шпонка, вставленная в паз на валу;

д— шпоночное соединение в сборе (втулка показана с вырезом четверти)

На чертежах деталей с призматическими шпонками размеры шпоночного паза на валу проставляют обычно как на рис. 6.21, а, а шпоночной канавки во втулке — как на рис. 6.21, б.

При этом обязательными считаются следующие размеры:

длина Lp шпоночного паза;

ширина b шпоночного паза вала и втулки;

глубина пазов: на валу — размер t1 и во втулке — размер Db + t2;

диаметры Db вала и отверстия втулки.

Рис. 6.20. Параметры шпоночного соединения

Рис. 6.21. Простановка размеров на элементах шпоночного соединения: а — на валу; б — во втулке

Кроме того, допускается наносить в качестве справочного размера радиус закругления шпоночного паза, для облегчения выбора параметров фрезы. Радиус r сопряжения дна шпоночного паза с боковыми гранями указывают только для ответственных шпоночных соединений.

Трехмерные библиотеки

317

6.4.2. Пример 24. Моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

Выполните моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

вцентральной части вала из предыдущего раздела (см. рис. 6.18).

1.Откройте файл с моделью вала.

2.Кнопкой Менеджер библиотек на Стандартной панели вызовите диалоговое окно КОМПАС-библиотек. Раскройте раздел Расчет и построение и в правой части окна дважды щелкните на пункте КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.22).

Рис. 6.22. Подключение библиотеки КОМПАС-SHAFT 3D

3.Раскроется библиотека КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.23). При помощи прокрутки найдите пункт Шпоночный паз под призматическую шпонку

и также двойным щелчком активизируйте его.

Рис. 6.23. Вызов команды Шпоночный паз под призматическую шпонку

4.В окне документа щелчком мыши укажите на цилиндрическую поверхность в центральной части вала, на которой должен быть построен шпоночный паз. Эта поверхность выделится аквамариновым цветом (рис. 6.24).

Рис. 6.24. Выделенная цилиндрическая поверхность для построения шпоночного паза

5.В диалоговом окне Сообщение библиотеки проследите, чтобы был установлен переключатель Внешняя, и нажмите кнопку OK (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Диалоговое окно Сообщение библиотеки

6.После этого появится диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78 (рис. 6.26). Диаметр Db и длину Lb цилиндрической поверхности система определит автоматически. Эти данные будут отражены в таблице в нижней части окна. В этой же таблице помещается справочная информация: минимальный Dmin и максимальный Dmax диаметры вала стандартизованного диапазона, ширина b и глубина t1 шпоночного паза, радиус r сопряжения дна шпоночного паза с боковыми гранями (или фаска S1 ×45°).

7.В левой верхней части диалогового окна в поле списка Шпонка появится обозначение шпонки 18×11×50 (b×h×l в мм), предложенной системой. При этом сечение шпонки 18×11 автоматически выбрано в зависимости от

Трехмерные библиотеки

319

диапазона Dmin—Dmax, в который попал диаметр вала Db. Если необходимо выбрать другую длину шпонки l, раскройте список Шпонка и укажите нужный типоразмер (рис. 6.27). В нашем случае длина шпонки 50 мм является приемлемой.

Рис. 6.26. Диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

Рис. 6.27. Раскрытый список Шпонка диалогового окна Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

8.Длина шпоночного паза Lp должна быть равна длине шпонки l. Поле Длина паза Lp, мм оставьте без изменений. В поле Расстояние L, мм установите расстояние L от базовой грани 5 мм, а в поле Угол Alfa, град. — угол поворота паза относительно вертикальной оси 180°. Нажмите кнопку Указать грань (на время диалоговое окно свернется). В окне документа укажите базовую грань, относительно которой будет построен шпоночный паз — эта грань выделится зеленым цветом (рис. 6.28).

9.Диалоговое окно снова возникнет на экране, и в поле указанных граней появится надпись Грань 1. Нажмите кнопку OK. Система построит шпоночный паз с заданными параметрами (рис. 6.29).

6.2.1 Шпоночные пазы на валах и выбор шпонок

На валах в местах крепления деталей, передающих крутящий момент, выполняют шпоночный паз, размеры которого, а также размеры шпонок, стандартизированы (таблица 6.1). (По технологическим требованиям рекомендуется для разных ступеней одного и того же вала назначать одинаковые шпонки по сечению и длине исходя из ступени меньшего диаметра, имеющего шпоночный паз).

Длину шпонки назначают на 5–10 мм меньше длины ступицы из ряда стандартных значений (ГОСТ 23360-78): 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100.

В условном обозначении шпонки указывается ее ширина b, высотаhи длинаl, например: шпонка 12840 ГОСТ 23360-78.

Выбранную шпонку проверяют на смятие:

см= 2T / [d(ht1)lр][см],

где Т– передаваемый крутящий момент, Н∙м;d– диаметр вала, м;h– высота шпонки, м;t1– глубина паза вала, м;lр– длина шпонки (при плоских торцахlр=l), м; [см] – допускаемое напряжение смятия, принимаемое при стальной ступице – 100–120, а при чугунной – 50–60 МПа.

Если напряжение смятия получается значительно ниже допускаемого, целесообразно взять шпонку меньшего сечения и повторить расчет; если больше, то необходимо ставить симметрично две шпонки или применять шлицевые соединения.

Таблица 6.1 – Основные размеры сечений призматических шпонок и пазов (ГОСТ 23360-78)

Диаметр вала d,мм

Глубина паза, мм

Сечение шпонки, мм

вала t1

втулки t2

b

h

Свыше

17

до

22

3,5

2,8

6

6

"

22

"

30

4

3,3

8

7

"

30

"

38

5

3,3

10

8

"

38

"

44

5

3,3

12

8

"

44

"

50

5,5

3,8

14

9

"

50

"

58

6

4,3

16

10

"

58

"

65

7

4,4

18

11

"

65

"

75

7,5

4,9

20

12

"

75

"

85

9

5,4

22

14

"

85

"

95

9

5,4

25

14

"

95

"

100

10

6,4

28

16

6.2.2 Ступеньки на валах для посадки зубчатых колес и подшипников

Для свободного перемещения колеса до места посадки на валу делается ступенька в сторону уменьшения диаметра на 0,5–1,5 мм. При этом ступенька выполняется не за пределами насаженной шестерни (рисунок 6.3, а), а под ней (рисунок 6.3,б) за 1–3 мм до ее края с тем, чтобы распорная втулка, фиксирующая шестерню с другой стороны, упиралась в шестерню (см. рисунки 6.1,а; 6.3,б), а не в ступеньку (см. рисунок 6.3,а).

а)

б)

Рисунок 6.3 – Конструирование ступенек на валах в месте посадки зубчатых колес

При посадке подшипников внутреннее и наружное кольца упираются в буртики соответственно на валу и в корпусе. Для обеспечения надежного прилегания кольца к опорной поверхности буртика вала или корпуса необходимо, чтобы радиус закругления (галтели) буртика вала или корпуса у посадочных мест был меньше, чем радиус фаски соответствующего кольца подшипника [31, с. 274]. Высота hбуртиков, радиусы закругленийr1на валу и в корпусе в зависимости от радиуса фасок колецrподшипника приведены в таблице 6.2 [22, ч. 2, с. 125; 28, т. 2, с. 168–175]. Диаметр буртика (заплечика)dnдля упора подшипникаdn [18, с. 45]

dn =dn + 3r,

где r– координата фаски подшипника.

Таблица 6.2 – Радиусы фасок колец r подшипника, галтелей вала или корпуса r1 и высота буртиков h,мм

Радиус фаски подшипника rном

0,5

0,8

1,0

1,2

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

5,0

Радиус галтели r1 наиб

0,3

0,5

0,6

0,8

1

1

1,5

2,0

2,0

2,5

3,0

Высота буртика h

1

2

2,5

3

3

3,5

4,5

5

6

7

9

В ответственных узлах (например, оси железнодорожных скатов), где концентрация напряжений в местах изменения сечений должна быть сведена к минимуму, упор торца кольца подшипника осуществляется через специальную упорную шайбу, при наличии которой переход сечений вала может быть выполнен по пологому конусу (рисунок 6.4, а) или в виде комбинированной галтели (рисунок 6.4,б), рекомендуемые размеры которой определяют по формулам [31, с. 275].

При достаточном запасе прочности вала или стенок корпуса, когда концентрация напряжений в местах изменения сечения не является опасной, вместо радиусных закруглений можно применять проточки (рисунок 6.4, в,г) [31, с. 274].

Шпоночный паз - протяжка шпоночного паза в Рязани

Шпоночный паз в Рязани

Рязанская компания «Токарь-сервис» выполнит работы по протяжке внутреннего шпоночного паза на высокопроизводительных протяжных станках.

Шпоночный паз на валу наши опытные мастера делают на вертикальном фрезерном станке.

Шпоночный паз и шпонка позволяют передать крутящий момент от одной детали на другую, а также, при необходимости, позволяет воспрепятствовать вращению детали между собой. Глубина шпоночного паза, как и ширина, и высота шпонки, определяется диаметром вала, для которого подгоняется шпоночное соединение.

Шпоночные соединения

Шпоночное соединение служит для передачи крутящего момента или для фиксации деталей в определенном угловом положении. В соединении шпонка частично заходит в паз на валу и частично – в паз на ступице, обеспечивая тем самым одновременное вращение вала и колеса. Шпоночное соединение состоит из вала, втулки и шпонки.

Достоинства шпоночных соединений – простота конструкции, вследствие чего их широко применяют во всех областях машиностроения.

Протяжка шпоночного паза

Протяжка паза является высокопроизводительным методом обработки деталей разнообразных форм, обеспечивающим высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности.

Процесс резания при протягивании шпоночного паза осуществляется на протяжных станках при поступательном главном движении инструмента относительно неподвижной заготовки за один проход.

Протяжка шпоночного паза осуществляется при помощи протяжек. В зависимости от профиля протягиваемого шпоночного паза подбирается и форма зубьев у протяжки, а также специальной втулки, которая является дополнительным приспособлением при протяжке паза.

Наши мастера обеспечат высокую точность протяжки паза и высокую производительность.  Возможно серийное изготовление деталей по чертежам заказчика.

Мы работаем с различными металлами: с чугуном, бронзой и различными сплавами металлов.

Процессы соединения шпонками деталей и сборочных единиц паровых турбин при сборке во время изготовления на производстве

В конструкциях паровых турбин широко применяются шпоночные соединения как для передачи крутящих моментов, так и для фиксации взаимного расположения деталей и сборочных единиц.

На шпонках паровых турбин соединяются между собой валы и детали типа втулок с посадкой по цилиндрическим и коническим поверхностям. Детали соединяются между собой шпонками, помещаемыми и между плоскими сопрягаемыми поверхностями. Шпоночное соединение может быть обеспечено одной или несколькими шпонками и осуществляется: призматическими и сегментными шпонками, закладываемыми в шпоночные пазы без прикрепления; призматическими шпонками с прикреплением их в пазу одной из сопрягаемых деталей; клиновыми шпонками без головок и с головкой. В турбостроении находят также применение соединения на угловых и косых шпонках.

Валы со втулками паровых турбин обычно соединяются на широко применяемых в машиностроении призматических, клиновых и сегментных шпонках. В конструкциях соединений на призматических шпонках валов с втулками, в которых не оговорены особые технические требования, в зависимости от вида соединения и назначения посадки предельные отклонения на размеры шпонок и пазов назначаются в соответствии с данными табл. 13.1.

На рис. 13.1 изображены шпоночные соединения ротора турбины с посаженными на него сборочными единицами. Вал ротора призматической осевой шпонкой соединен со втулкой (рис. 13.1, а). В пазу вала шпонка боковыми гранями посажена с натягом, зазор между дном паза втулки и гранью шпонки назначается в зависимости от ширины шпонки в пределах от 0,25 до 0,70 мм, а зазор c1 между боковой поверхностью паза втулки и гранью шпонки — в пределах от 0,17 до 0,37 мм.

Рис. 13.1. Конструкции шпоночных соединений деталей паровых турбин: а — вала ротора с рабочим колесом: 1 — вал ротора; 2 — шпонка; 3 — диск рабочего колеса; б — вала ротора с диском рабочего колеса: 1 — вал ротора; 2 — шпонка; 3 — диск рабочего колеса; в — вала ротора с диском рабочего колеса и дисков между собой: 1 — вал ротора; 2, 3 — диски; 4, 5 — шпонки.

На рис. 13.1, б приведена система соединения радиально размещенной шпонкой вала турбинного ротора с диском рабочего колеса. И в этом случае в паз ротора шпонка посажена с натягом, а в паз диска с зазором. Размер с определяет зазор между дном паза в диске и гранью шпонки. Он обычно находится в пределах от 0,2 до 0,4 мм. Размер c1 — это зазор между торцовыми поверхностями бурта вала ротора и втулки диска, который находится в пределах от 0,2 до 0,4 мм.

Конструкция соединения вала ротора паровой турбины с примыкающим к его бурту рабочим колесом и соединения первого колеса с соседним колесом шпонками изображена на рис. 13.1, в. Шпонки в этой конструкции закреплены винтами.

Корпусные детали статорной группы соединены между собой системой шпоночных соединений. На рис. 13.2 приведена схема соединений шпонками подшипников фундаментных рам и цилиндров паровой турбины К-300-240. Крепление цилиндров с подшипниками и фундаментными рамами по схеме обеспечивает свободу теплового расширения цилиндров и корпусов подшипников в осевом и радиальном направлениях, а также сохранение постоянства взаимного положения осей полостей цилиндров турбины и корпусов подшипников.

Рис. 13.2. Система шпоночных соединений цилиндров, корпусов подшипников и фундаментных рам паровой турбины.

Осевое положение цилиндра низкого давления (ЦНД) 6 фиксируется продольной шпонкой 7, установленной на задней фундаментной раме. Поперечные шпонки 8, установленные на задних боковых фундаментных рамах задней выхлопной части цилиндра низкого давления, совместно с продольной шпонкой 7 определяют положение неподвижной точки турбины, лежащей на пересечении осей названных шпонок. В связи с этим тепловое расширение части статора вдоль оси турбины происходит в направлении переднего подшипника.

Взаимное положение выхлопной части 5 цилиндра среднего давления (ЦСД), передней части 4 ЦСД, выхлопной части цилиндра низкого давления фиксируется в плоскости горизонтального разъема поперечными шпонками 9.

Передняя часть цилиндра среднего давления консольными лапами через поперечные шпонки 11 опирается на корпус 3 опорно-упорного подшипника со стороны его задней части. Цилиндр высокого давления (ЦВД) паровой турбины 2 поперечными шпонками 16 связан с корпусом 1 переднего подшипника и поперечными шпонками 13 с передней стороной опорно-упорного подшипника. Поперечные шпонки фиксируют в осевом направлении положение цилиндра среднего давления, цилиндра высокого давления и корпусов подшипников относительно друг друга, а также направляют расширение цилиндров в поперечном направлении. Корпус переднего подшипника удерживается на оси турбины продольными шпонками 17, а корпус опорно-упорного подшипника такого же направления шпонками 12, установленными на фундаментных рамах. В поперечном направлении передняя часть цилиндра среднего давления относительно корпуса опорно-упорного подшипника фиксируется вертикальной шпонкой 10, а ЦВД относительно корпуса названного подшипника — шпонкой 14 и относительно корпуса переднего подшипника — вертикальной шпонкой 15. Указанные шпонки направляют расширение цилиндров в вертикальном направлении.

На рис. 13.3 даны конструкции некоторых шпоночных соединений, фиксирующих положение корпусных деталей турбин.

Конструкция крепления цилиндра 1 с корпусом подшипника 3 на поперечной шпонке 4 и угловой шпонке 2 изображена на рис. 13.3, а. Здесь же приведены и величины допускаемых зазоров.

Рис. 13.3. Конструкции шпоночных соединений, фиксирующих положение корпусных деталей паровых турбин.

Конструкция шпоночного соединения, паз которого выполнен непосредственно в теле наружного цилиндра 1, а шпонка 2 является отдельной деталью, прикрепляемой к внутреннему цилиндру 5, изображена на рис. 13.3, б. В данном случае положение шпонки относительно шпоночного паза после выверки фиксируется штифтами 4 с посадкой А/П. Вслед за фиксацией шпонка прихватывается электросваркой и приваривается. Применяются и соединения аналогичной конструкции лишь с той разницей, что шпонки фиксируются штифтами и закрепляются несколькими болтами.

Положение дисков, полумуфт, втулок уплотнений и других деталей на роторе паровой турбины определяется сопряжением по цилиндрическим, коническим и плоским торцовым поверхностям. Назначение шпонок, не изменяя взаимного расположения ротора и набираемых на него деталей, — предохранить последние от перемещения вокруг оси ротора при передаче крутящих моментов. Поэтому для обеспечения собираемости и нормальной работы соединения боковые плоскости шпоночных пазов на валу и в полости сопрягаемой детали должны быть совмещены с плоскостями сечений по хордам параллельных диаметральной секущей плоскости и отстоящих от нее на половину размера ширины паза.

На рис. 13.4, а контурными линиями показано положение, нарушающее правильное теоретическое расположение стенок паза вала, которое изображено штриховыми линиями, а на рис. 13.4, б аналогичным образом показаны отступления от теоретического положения стенок паза втулки. Для собранных роторов мощных паровых турбин допускаются отклонения и у стенок пазов роторов и втулок до 0,03 мм на высоте и длине шпоночного соединения.

Рис. 13.4. Возможные отклонения шпоночных пазов паровых турбин.

Допуск на расположение шпоночных пазов соединений плоских элементов деталей как в продольном, так и в поперечном направлениях обычно находится в пределах от 0,03 до 0,04 мм на 500 мм длины соединения. Соединение может быть выполнено на одной или нескольких шпонках, закладываемых в пазы обеих деталей. Но в турбостроении корпусные и другие детали соединяются также шпонками, призматическая часть которых закладывается в паз только одной детали. Другая, противоположная призматической часть шпонки сопрягается плоскостью с также плоской поверхностью второй соединяемой детали (рис. 13.3, б). Указанные два вида шпоночных соединений деталей паровых турбин являются основными и процессы их сборки отличаются друг от друга.

Так как в большинстве случаев при механической обработке шпоночных пазов не удается соблюсти требуемую точность, то нижеизложенные процессы сборки включают в себя подгоночные слесарные работы.

Процесс выполнения шпоночного соединения первого вида заключается в предварительной подгонке шпоночных пазов каждой турбинной детали. При сборке шпонка устанавливается в паз вала, закрепляется винтами и после этого втулка сажается на посадочную поверхность вала и шпонку. Процесс выполнения шпоночного соединения второго вида также начинается с подгонки паза в одной детали и. подгонки призматического выступа шпонки. Затем выверяется взаимное положение соединяемых шпонкой деталей, определяется положение шпонки на поверхности детали, не имеющей паза. Определенное выверкой положение шпонки фиксируется штифтами, устанавливаемыми в совмещенные отверстия в шпонке и в теле детали. В таком положении шпонки крепятся винтами, болтами или после прихватки электросваркой привариваются.

Ниже излагается процесс пригонки шпоночных пазов вала роторов, самого ротора и других деталей типа валов, а также процесс пригонки шпонок турбин.

Фактические значения отклонений x опорной поверхности паза вала измеряются контрольным приспособлением (рис. 13.5).

Рис. 13.5. Контрольное приспособление для проверки расположения шпоночного паза паровой турбины: 1 — вал; 2 — клиновая шпонка; 3 — призма.

Одна часть приспособления — клиновые шпонки — при перемещении по косым стыкам сохраняют строгую параллельность своих граней. Каждая из пар клиновых шпонок помещается в подгоняемый шпоночный паз вала. Своими гранями вторая часть приспособления — призма — накладывается на поверхность шейки вала паровой турбины. Следы линий контакта граней призмы с шейкой в сечении, перпендикулярном оси вала, представляют собой точки, обозначенные через б и в.

Опиливанием и шабрением достигают такого взаимного положения опорной боковой стенки шпоночного паза турбины, обращенного к призме, при котором измеренная щупом разность значений зазоров a и a‘ между поверхностями клиновых шпонок приспособления и плоским измерительным элементом призмы не превышала бы значения величины x (см. рис. 13.4, а).

Отклонение от номинального положения опорной поверхности паза турбинного вала устанавливается при помощи контрольного приспособления, изображенного на рис. 13.6. Зазор между поверхностью паза и шаблонам не должен превышать установленных конструкцией соединения допусков. Определенное измерением отступление устраняется опиливанием и шабрением. Опорная боковая поверхность паза проверяется на краску. Противоположная пригнанной поверхность шпоночного паза подгоняется с проверкой предельным шаблоном.

Рис. 13.6. Контрольное приспособление для проверки шпоночного паза паровой турбины: 1 — корпус; 2 — ролик; 3 — шаблон.

Глубину паза проверяют при помощи измерительного мостика (рис. 13.7). Основанием 2 его предварительно устанавливают на гладкой части вала, где нет шпоночного паза, и снимают размер микрометрической головкой 1. Затем мостик ставят против паза и повторяют измерение до дна паза. Разница в величинах двух замеров и составит глубину шпоночного паза.

Рис. 13.7. Мостик для проверки глубины шпоночного паза вала паровой турбины.

При необходимости обрабатывают дно паза, выдерживая требуемую глубину и перпендикулярность его к боковым стенкам. Одновременно выполняются закругления по шаблону, при этом шероховатость должна соответствовать параметру Ra = 2,5 мкм.

Пригонка шпонки паровой турбины (рис. 13.8, а) в валу заключается в следующем. Две грани а и b шпонки заранее пригоняют по поверочной плите на краску и проверяют по лекальному угольнику, оставляя на них припуск 0,1—0,2 мм. Вторую боковую плоскость d подгоняют в зависимости от фактического размера шпоночного паза, причем выдерживают параллельность боковых поверхностей и придают ей ширину, большую, чем ширина паза в валу, в соответствии с заданным натягом. При соблюдении допуска на глубину паза вала (рис. 13.8, б) и паза сопрягаемой с ним втулки величина зазора c1 между последней деталью и гранью шпонки может быть обеспечена и без слесарной пригонки.

Рис. 13.8. Схемы контроля сборки шпоночного соединения деталей паровых турбин.

Сборка предварительно смазанной маслом шпонки и установленной в паз вала производится легкими ударами свинцовой кувалды.

В тех случаях, когда сопрягаемые с валом детали турбин соединяются не одной, а несколькими шпонками, должно быть обеспечено точное расположение опорных поверхностей пазов между собой и с такой же степенью точности расположение опорных поверхностей шпонок после сборки их с валом (рис. 13.9).

Для замера при подгонке двух пазов в валу применяется контрольное приспособление (рис. 13.9, а), состоящее из индикаторного прибора и комплекта клиновых шпонок.

В пазы вала турбины вставляют клиновые шпонки. Сделав замер по индикатору с одной стороны вала, прибор поворачивают и повторяют измерение с другой стороны вала. Путем сравнения замеров получают данные о величине несимметрии во взаиморасположении шпонок на валу. Пригонкой обеих сторон каждого из пазов достигают допустимой разницы показаний индикатора прибора.

Рис. 13.9. Схемы контроля взаимного расположения шпоночных пазов вала паровой турбины контрольным приспособлением (а) и калибром (б): 1 — вал; 2, 4 — клиновые шпонки; 3 — индикаторный прибор; 5 — кольцо-калибр.

Анализируемый способ пригонки, основанный на применении индикаторного прибора, обладает существенным недостатком. Происходит совмещение в одной плоскости с каждой из сторон опорной поверхности одного паза и не опорной — второго, что не вызывается необходимостью и усложняет процесс.

Пригонка пазов в валу паровой турбины (рис. 13.9, б) с замерами при помощи клиновых шпонок и кольца-калибра устраняет указанный недостаток. Беззазорность соединения по опорным поверхностям сопряжения калибра и клиновых шпонок указывает на качественное завершение процесса пригонки.

Пригонка шпоночного паза сопрягаемой с валом турбинной детали типа втулки в основном аналогична пригонке шпоночного паза в валу и начинается проверкой величины отклонений х и у (рис. 13.4, б). Проверку отклонения x делают при помощи угольника. Наибольший зазор между опорной поверхностью паза и шаблоном замеряется щупом, и, если он превышает допустимый предел, поверхность припиливается и пришабривается.

Более точное измерение положения шпоночного паза втулки паровой турбины производят, пользуясь индикаторным прибором (рис. 13.10). Прибор линейкой прижимают к опорной поверхности шпоночного паза и опирают на торец детали планкой. Неперпендикулярность паза относительно торца проявится зазором между опорной поверхностью приспособления и плоской поверхностью торца. В таком положении наконечник индикатора вводится в контакт с торцовой поверхностью детали, а его шкала перемещается до показания «нуль». Затем приспособление поворачивают на 180 и прижимают линейку к той же стенке. Если боковая сторона паза перпендикулярна торцу ступицы, разницы в показаниях индикатора не будет. За базу при проверке выбирают ту торцовую поверхность, которая обработана с одного установа с расточкой полости втулки.

Рис. 13.10. Индикаторный прибор для контроля параллельности боковых сторон шпоночного паза во втулке паровой турбины: 1 — линейка; 2 — индикатор; 3 — планка.

Отклонение у проверяется аналогично схеме контроля шпоночного паза к валу. Далее предельным калибром контролируется ширина шпоночного паза, а также его глубина, проверяемая штихмассом от образующей цилиндрической поверхности полости.

Деталь паровой турбины типа втулки устанавливается своим пазом на помещенную в паз вала шпонку с зазорами по боковым стенкам и дну. Поэтому требуемая степень точности на соединение может быть достигнута при механической обработке шпоночного паза втулки без последующей слесарной подгонки поверхностей паза при сборке.

В местах соединения на нескольких шпонках должно быть точное взаимное расположение опорных поверхностей шпоночных пазов втулки.

На рис. 13.11, а приведена схема проверки взаимного расположения пазов втулок турбин с помощью контрольного приспособления, состоящего из индикаторного прибора и комплекта контрольных мерных валиков. Если показание индикатора при измерении расположения одной стороны двух противоположных пазов детали отличается от показания измерения расположения других сторон шпоночных пазов не более чем на заданную величину отклонения, то втулка пригодна для сборки без слесарной пригонки. Схема проверки расположения пазов в полости втулки аналогична рассмотренной для контроля валов и обладает тем же недостатком.

Рис. 13.11. Схемы контроля взаимного расположения шпоночных пазов во втулках паровых турбин контрольным приспособлением (а) и калибром (б): 1 — втулка; 2 — индикаторный прибор; 3 — мерный контрольный валик; 4 — калибр.

Контроль взаимного расположения шпоночных пазов во втулках возможен и калибром по схеме, изображенной на рис. 13.11, б. В этом случае определяется положение опорных поверхностей обоих шпоночных пазов. В месте стыка поверхности призматических частей калибра при качественной обработке должны прилегать без зазора к опорным поверхностям обоих шпоночных пазов детали.

Правила конструирования шпоночных соединений - Inzhener-Info

Правила конструирования шпоночных соединений.

При определении наружного диаметра ступицы следует учитывать, что шпоночный паз вдается в ступицу на расстояние

Минимальные отношения Dст/D, обеспечивающие прочность ступицы на участке расположения паза, приведены на рис. 571.

Диаметр литых ступиц можно уменьшить, усилив только участки расположения шпоночных пазов местными утолщениями (рис. 572, а) или ребрами (рис. 572, б).

Шпонки с посадками N9 и Р9 в пазу неразборны, что следует учитывать при установке деталей с гладким беспазовым отверстием (например, подшипников качения) на ступенчатых валах. В конструкции по рис. 573, а сборка невозможна, так как надеванию подшипников мешает выступание шпонки (размер s).

Для беспрепятственной сборки диаметр D ступеньки (вид б) должен быть

где d — диаметр шпоночного соединения; t1 — высота выступания шпонки.

Перепад диаметров можно уменьшить, если отодвинуть ступеньку от края шпонки на расстояние l, несколько большее ширины В подшипника (вид в). Тогда появляется возможность надеть подшипник через шпонку эксцентрично, после чего выровнять на гладком участке вала и посадить на ступеньку. Диаметр D ступеньки в этом случае должен быть

Проще в таких соединениях применять закладные шпонки.

Следует избегать установки нескольких насадных деталей на гладких валах на отдельных врезных шпонках (рис. 574, а). Неизбежные погрешности углового расположения шпоночных пазов на валу затрудняют, а иногда делают невозможным последовательное надевание насадных деталей на вал. Целесообразнее монтировать детали на одной шпонке (рис. 574, б).

Для возможности демонтажа шпонок предусматривают нарезное отверстие под съемный винт (рис. 575, а), устанавливают шпонку в пазу, профрезерованном дисковой фрезой, из которого шпонку можно выбить осевой силой (вид б), или делают на шпонке косой срез, позволяющий выбить шпонку радиальной силой (вид в).

Применяемая иногда при передаче больших крутящих моментов установка деталей на двух или трех шпонках, расположенных под углом (рис. 576), технологически нецелесообразна.

Выдержать одинаковые углы расположения пазов на валу и в ступице трудно. Как правило, необходима трудоемкая операция слесарной подгонки шпонок; одна из шпонок 1 в результате подгонки почти всегда получается ступенчатой. В таких случаях лучше применять одну шпонку увеличенного сечения или, если позволяют габариты, удлинять ступицу и шпонку.

Почему на валах трансмиссии есть ключи и шпоночные пазы? - Lovejoy

Почему валы трансмиссии имеют и ключи, и шпоночные пазы

Краткий ответ: шпонки и шпоночные пазы предотвращают вращение вала в отверстии и могут способствовать передаче крутящего момента между двумя соединенными валами.

Иногда понимание мелких деталей помогает нам понять общую картину. В этом блоге мы погрузимся в некоторые основные концепции передачи энергии.

Вы пытались запустить двигатель или включить передачу, но ничего не произошло?

Возможно, вы даже слышали, как стартер включился и запустился, но тогда не было никакого движения вперед, когда трансмиссия наконец включилась.В большинстве случаев, когда это происходит, есть несколько вещей, которые вы можете проверить, например, трансмиссионную жидкость, трос переключения передач или шпонку вала трансмиссии. Но позвольте мне объяснить это немного подробнее.

Разборка компонентов

Трансмиссия

Как легко понять из этого термина, передача энергии - это передача энергии от места генерации к месту, где она применяется для выполнения полезной работы. На Рисунке 1 ниже вы можете увидеть, как паровая турбина передает энергию, вырабатываемую паром, в генератор, который, в свою очередь, вырабатывает электричество.Обратите внимание на вал, соединяющий паровую турбину с генератором. Электроэнергетика - одна из многих отраслей, охватываемых продукцией Lovejoy.

(рисунок 1)

Вал

Вал - это элемент, используемый для передачи мощности и крутящего момента. Валы бывают самых разных форм и форм, но большинство из них имеют круглое поперечное сечение сплошной или трубчатой ​​формы. Валы передают мощность непосредственно от приводного устройства или источника энергии в нагрузку (рисунок 1).Валы могут нести шестерни, шкивы и звездочки для передачи вращательного движения и мощности через сопряженные шестерни, ремни и цепи. В качестве альтернативы вал может просто соединяться с другим валом через соединительный механизм. Муфты соединяются с валом с помощью шпонки, шпоночного паза или шпоночного паза.

Ключ, паз и паз

Шпонка - это кусок металла, используемый для соединения вращающегося элемента машины с валом. Ключ предотвращает относительное вращение между двумя частями и может обеспечить передачу крутящего момента.Для правильной работы ключа как вал, так и вращающиеся элементы (шестерня, шкив и муфта) должны иметь шпоночную канавку и шпоночную канавку. Обычно под шпоночным пазом понимается паз или карман на валу, а шпоночный паз - это паз в ступице, в который входит шпонка. Полная система называется шпоночным соединением (рис. 2).

(рисунок 2)

Ключи изготавливаются из различных материалов, а также бывают разных форм и размеров. Чаще всего ключевые формы имеют прямоугольную или коническую форму и обычно изготавливаются из стали.

Механика

Чтобы заблокировать ступицу или втулку и вал вместе, а также предотвратить вращение вала в отверстии (рис. 2), шпонку обычно вставляют в шпоночную канавку, которая обрабатывается как в отверстии, так и в валу. Шпонка отвечает за предотвращение любого вращения между валом и отверстием, а также передает часть крутящего момента на шпонки. Передача крутящего момента с помощью ключей является наиболее распространенным и широко используемым методом передачи энергии. К сожалению, неправильно выровненные ключи и шпоночные пазы могут привести к механическим неисправностям.Следовательно, чтобы обеспечить подходящую посадку, размеры ширины и высоты стандартной шпонки и шпоночного паза должны соответствовать рекомендуемым допускам. Отраслевые стандарты размеров ключей в различных отверстиях существуют как для английской, так и для метрической системы.

Кроме того, когда существует расстояние между ведущим и ведомым компонентами, приводные валы часто соединяются друг с другом с помощью одного или нескольких универсальных шарниров, кулачковых муфт или, в некоторых случаях, шпоночного соединения или призматического шарнира.

Итак, в заключение, две наиболее важные функции шпонок и шпоночных пазов на валу трансмиссии:

  • Предотвратить проворачивание вала в отверстии
  • Включить передачу мощности через крутящий момент

Вырезание шпоночной канавки в валу | RedLine Tools

90 053
Материал Сплавы SFM
Высокопрочная инструментальная сталь A2, D2, P20, h21, h23, S2, D1 80- 90
Низкоуглеродистый A36, 12L14, 12L15, 1005, 1018, 1020, 1108-1119, 1213-1215, 1513-1518, 4012, 5015, 9310
180
Средний углерод 1040-1095, 1140-1151, 1330-1345, 1520-1572, 4023-4063, 4120-4161, 4330-4340, 4620-4640, 8620-8660, 8740-8750 , 6150, 51000, 52100
170
M - Нержавеющая сталь
Аустенитная
301-304L, 310, 316L, 321, 347 100
Мартенситный 403, 410,416, 420, 430, 431, 440 110
Осадочное упрочнение 12/8, 15/5, 17/4, AM- 350/355/363, Ph23-8M0, Ph24-8 / M0 120
K - Чугун
Пластичный
A536, J434, 60-40- 18
180
Серый A48, A436, A319, класс 20, G4000
140
Ковкий A220, A602 , J158
100
N - Цветные металлы
Алюминиевые сплавы
2014, 2024, 6061, 7 075
300
Алюминий с высоким содержанием кремния A380, A390 300
Латунь / бронза Алюминий бронза, низкокремнистая бронза 230-250
Составы G-10, огнестойкое стекло, графит, эпоксидный графит, пластмассы 180-200
Медь
100 -200
Магний
300
S - Высокотемпературные сплавы
Кобальтовая основа
Стеллит, HS-21, Haynes 25 / 188, X40, L605 80
Iron Base Incoloy 800-802, Multmet N-155, Timkin 16-25-6, Carpenter 22-b3 80
Никелевая основа Inconel 625/718, Inco 700, 713C, 718, Monel 400-401, 404, K401, Rene, Rene 41 и 95, Hastelloy, Waspoloy, Udimet 500 и 700 80
Титан Коммерчески чистый, 6AI-4V, ASTM 1/2/3, 6AI-25N-4Zr-2Mo, Ti-8AI-4Mo 90

Пересмотр шпонок вала | Конструкция машины

Ключи обычно изготавливаются в цехе механиками в соответствии с опубликованными стандартами.Однако этот упрощенный подход может привести к созданию клавиш из неправильного материала и неправильной формы. Причина: опубликованные стандарты охватывают только размеры шпонок и шпоночных пазов. В большинстве стандартов не обсуждается важный вопрос о ключевых материалах, а также об их форме и установке.

Материал ключа

Чтобы избежать поломки ключа из-за перегрузки, выбирайте материал ключа такой же прочности и твердости, как вал или ступица. Причину этого можно найти, изучив уравнения для расчета ключевых напряжений.

Как показано в последнем уравнении в рамке, напряжение шпонки равно напряжению вала, когда длина шпонки (или ступицы) в 1,6 раза больше диаметра вала. Но современные муфты, особенно из легированных сталей, имеют более короткие ступицы, чем эта. Обычно они равны диаметру вала или немного длиннее его. В этом случае напряжение шпонки примерно на 50% превышает напряжение вала. Это может потребовать, чтобы ключевой материал был на 50% прочнее, чем материал ступицы; однако, поскольку часть крутящего момента передается через трение между валом и отверстием ступицы, материал шпонки должен быть только прочностью , как материал вала.Ключевые запасы доступны у большинства поставщиков стали из различных марок стали, включая легированную.

Геометрия шпонки и посадка

Неправильно установленный ключ может вызвать дорогостоящие проблемы с обслуживанием или даже поломку машины. Перед установкой ступицы для компонента привода убедитесь, что шпонка имеет правильную форму и размеры. Затем убедитесь, что ключ подходит правильно, а именно:

• Плотно в шпоночной канавке вала.
• Проходная посадка (без зазора) в шпоночной канавке ступицы.
• Радиальная посадка с зазором - небольшой зазор между верхней частью шпонки и нижней частью шпоночной канавки ступицы.
• Длина шпонки простирается внутрь от конца вала (никогда за пределы) до конца ступицы, по крайней мере, на закругленную часть шпонки.

Первые два из этих условий гарантируют, что ступица не может даже немного вращаться на валу. Если ступица вращается (проскальзывает) на своем валу, каждое изменение крутящего момента вызывает удары по сторонам шпонки, что приводит к повреждению. При повреждении этих контактных поверхностей между ними образуется зазор, и в конечном итоге шпонка срезается.Для упрощения сборки и разборки рекомендуется скользящая посадка между шпонкой и шпоночной канавкой ступицы, что может привести к расколу ступицы. Чтобы ступица правильно сидела на валу, оставьте некоторый зазор между шпонкой и нижней частью шпоночной канавки ступицы. В случае ступицы муфты этот зазор обеспечивает отверстие, через которое вода или агрессивные газы могут проникать в муфту, вызывая повреждение ее внутренних поверхностей. Чтобы загерметизировать это отверстие от загрязнений, нанесите вулканизирующийся герметик при комнатной температуре (RTV) на верхнюю часть ключа перед установкой ступицы.

На углах ключа должны быть сняты фаски, чтобы они не мешали радиусам скругления в шпоночной канавке, рис. 2. С другой стороны, слишком большая фаска уменьшает площадь контакта между шпонкой и сторонами шпоночной канавки. Под нагрузкой, особенно при ударных нагрузках, эти меньшие контактные поверхности легче повредить.

Шпонка с неплотной посадкой, рис. 3, позволяет силам, создаваемым крутящим моментом, вращать шпонку, вызывая высокие краевые нагрузки между шпонкой и шпоночной канавкой. Такая краевая нагрузка может привести к срезанию шпонки, рисунок 4.

Конические шпонки (простые или с плоской головкой) иногда используются вместо установочных винтов, чтобы удерживать ступицы от скольжения на их валах. Слишком сильное забивание приводит к плохому контакту ступицы с валом, рис. 1; если не загнать достаточно далеко, они позволяют проскальзывать между ступицей и валом. К сожалению, нет возможности проверить правильность установки конических ключей. По этим причинам вам следует избегать использования конических ключей для соединений.

Ошибки проектирования, изготовления и монтажа

Шпонка с квадратным концом может повредить вал при передаче крутящего момента, рисунок 5.Угол шпонки создает высокое контактное напряжение на валу, что может привести к его выходу из строя. Чтобы избежать таких сбоев, используйте ключи только с закругленными концами.

Передача крутящего момента через шпонку должна происходить по всей длине ступицы, в противном случае между ступицей и валом могут возникать скручивающие движения. Эти движения вызывают истирание вала (повреждение поверхности из-за небольших попеременных движений), что приводит к усталостному разрушению. Если шпонка имеет круглый конец, единственный способ передать крутящий момент по всей длине ступицы - это выдвинуть шпонку за ступицу, по крайней мере, на ее закругленную часть.На рисунке 6 показан неправильный подход: хотя конец ключа закруглен (как и должно быть), ключ передает крутящий момент только по своей прямой части.

Соотношение между длиной шпонки и длиной ступицы также влияет на балансировку системы. Например, пустота между закругленным концом шпонки и концом шпоночной канавки ступицы, рис. 6, приводит к дисбалансу системы. Это состояние может вызвать вибрацию, особенно на высоких скоростях, которые обычно встречаются при работе электродвигателя.

С другой стороны, шпонка, выходящая за пределы ступицы, также вызывает дисбаланс.Если требуется сбалансированная муфта, используйте шпонку с насечкой, рис. 7. Как правило, муфту следует сбалансировать, если она будет установлена ​​на валу двигателя со сбалансированным ротором.

Наиболее часто встречающаяся ошибка при изготовлении ключей - это использование стали более мягкой, чем вал. Помните, что материал шпонки и твердость должны быть такими же, как у вала или ступицы .

Эта статья основана на книге Майкла Калистрата «Гибкие муфты: их конструкция, выбор и использование».

Майкл М. Калистрат - консультант по проектированию линий электропередачи и анализу отказов, владелец компании Michael Calistrat & Associates, Миссури-Сити, Техас.

Муфта вала, шпонки или шпоночные пазы могут быть источником вибрации

РЕКЛАМА

Когда дело доходит до вибрации, дьявол кроется в деталях. Хотя смещение, проблемы с гребным винтом или изогнутый вал довольно легко определить, менее заметные компоненты, такие как муфты вала, шпонки и шпоночные пазы, также могут вызвать проблемы.
В машиностроении ключи соединяют вращающиеся элементы, в данном обсуждении, муфты с валами. Ключ находится в шпоночной канавке и действует как посредник для предотвращения относительного вращения. В то время как опубликованные стандарты касаются только размеров шпонки и шпоночного паза, ключевой материал, а также их форма и установка не менее важны.
Ключи могут выйти из строя, если они будут перегружены. Чтобы этого избежать, необходимо выбрать правильный материал для ключа. Для правильной передачи крутящего момента и обеспечения надлежащей опоры материал ключа должен быть таким же прочным и твердым, как и материал вала.Поскольку часть крутящего момента передается через трение между валом и шпоночной канавкой, согласно опубликованным расчетам напряжения шпонки, материал шпонки должен быть таким же прочным, как и вал.
Как упоминалось ранее, ключевая геометрия и посадка также являются важными характеристиками. Правильная форма и посадка предотвращают вращение ступицы на валу, что может привести к ударам по шпонке. Это в конечном итоге приведет к образованию зазора, что в конечном итоге приведет к срезанию ключа или позволит проникнуть коррозионной воде или газам.Правильная посадка будет иметь следующие характеристики:
l Плотно в шпоночной канавке вала, со скользящей посадкой, без зазора.
l Между верхней частью шпонки и нижней частью шпоночной канавки ступицы будет небольшой зазор.
l Шпонка должна выходить внутрь от конца вала и за конец ступицы.
l Ключи должны иметь скошенные углы и не иметь прямоугольной формы. Острые углы могут вызвать нагрузку на вал, что может привести к его выходу из строя при передаче крутящего момента. Стандарты SAE определяют закругленные передние края.Также может быть полезно выдолбить передний конец шпоночного паза.
Если ключ имеет закругленный конец, он должен выходить за ступицу, по крайней мере, на закругленный конец. Это позволит передавать крутящий момент по всей длине ступицы. В противном случае небольшие переменные движения могут повлиять на вал, что приведет к усталостному разрушению. Неправильная длина ключа также может вызвать дисбаланс, который проявляется в виде вибрации на высоких скоростях.
Когда гребные винты притираются к валам, на две поверхности наносится песчаная паста, чтобы обеспечить хорошее прилегание с контактом не менее 80 процентов, чтобы предотвратить дисбаланс гребного винта.Единственная проблема заключается в том, что шпоночные пазы могут быть повреждены из-за удаления материала в процессе притирки. Шпоночные пазы всегда следует проверять повторно, чтобы увидеть, требуется ли какая-либо обработка для идеальной посадки.
Что касается муфт карданного вала, существует несколько различных типов муфт, как с шпонкой, так и без шпонки, в том числе: коническое отверстие, прямое отверстие с разъемным отверстием и прямое отверстие, среди прочего. Хотя муфты с прямым отверстием проще всего обрабатывать, их сложнее всего установить на валы, и их очень трудно снять, если они не разъединятся.Конические муфты фактически направляют вал на место во время установки и очень легко разбираются. Шпоночные муфты с коническим отверстием чаще всего рекомендуются отраслевыми экспертами для изготовления гребных валов. Помимо упрощения установки и разборки, гайки на концах вала предотвращают смещение валов при движении судна задним ходом. Стопорные штифты при правильном использовании выполняют ту же функцию на муфтах с прямым отверстием.
С такими, казалось бы, простыми компонентами, как ключи и шпоночные пазы, очень важно осознавать, что каждая часть механической системы играет очень важную и индивидуализированную роль, являющуюся частью более крупной рабочей системы.Даже если что-то немного не работает, это может повлиять на систему, и симптомы проявятся в виде вибрации, преждевременного износа деталей и, в худших случаях, отказов. Быть в курсе всего может показаться ошеломляющим и устрашающим, поэтому лучший способ бороться с этим - узнать о системе, которая находится под рукой, чтобы вы могли принимать обоснованные решения о техническом обслуживании.

Рич Мерхиге - владелец Advanced Mechanical Enterprises и Advanced Maintenance Engineering в Ft. Лодердейл. Свяжитесь с ним через www.AMEsolutions.com.

Крепление механизма к валам двигателя

Одной из наиболее частых точек отказа в автоматизированном оборудовании является точка соединения, в которой вал двигателя присоединяется к механике. Это особенно верно для требовательных приложений управления движением - таких, которые включают частые запуски / остановки, двунаправленное управление, частые изменения направления крутящего момента и т. Д. (Реже в приложениях с постоянной скоростью и одним направлением, таких как вентилятор).

Большинство этих сбоев происходит из-за выбора неправильного метода подключения для типа приложения (хотя некоторые сбои возникают из-за неправильной реализации метода подключения). Выбор оптимального метода крепления вашей механики к валу двигателя для передачи крутящего момента может помочь предотвратить сбои и обеспечить ожидаемую работу вашей машины.

Краткое содержание статьи

В этой статье мы:

  • Рассмотрим общие методы присоединения механики к шаговым двигателям и серводвигателям (наиболее распространенным двигателям, используемым в приложениях управления движением).Эти методы включают:
  • Зажимы или разъемные зажимы
  • Клеи
  • Втулки без ключа
  • Ключи и шпоночные пазы
  • Установочные винты или установочные винты
  • Штифты
  • Оценить плюсы и минусы каждого метода крепления
  • Определить идеальные варианты использования для каждого метода крепления
  • Рекомендовать в целом лучшие методы крепления

Хотя Teknic не производит механические ступени или соединительные компоненты, мы производим продукты для управления движением (бесщеточные серводвигатели переменного и постоянного тока), которые приводят в действие эти ступени.Инженеры Teknic работали над тысячами различных механических систем за последние 30 лет и знакомы с методами соединения, которые лучше всего работают в сложных двунаправленных сервоприводах. Мы обнаружили, что идеальный подход к механическому присоединению для вашего приложения не всегда очевиден, часто отличается от того, что делалось традиционно, и будет зависеть от множества показателей (включая стоимость, надежность и простоту использования).

I: Зажимы

Зажимы
Обзор:
Зажимы

, также известные как хомуты с раздельными зажимами, были изобретены где-то во время Второй мировой войны как метод устранения недостатков использования установочных винтов (мы обратимся к установочным винтам позже в этой статье).Зажимы были разработаны для использования в бомбовых прицелах и системах наведения, где основной целью было предотвращение осевого перемещения. Со временем они нашли свое применение в других отраслях и приложениях, включая управление движением.

Зажимы обычно предлагаются как цельные или состоящие из двух частей (см. Рисунок ниже), и они обеспечивают довольно равномерное распределение поверхностного трения на валу (а не только одну точку контакта, такую ​​как шпонки или установочные винты). Равномерно распределенная сила увеличивает удерживающую силу.

Учитывая простоту использования, низкую стоимость и высокий удерживающий момент, Teknic рекомендует использовать разъемные зажимы во всех типах сервоприводов. (Если двигатель развивает скорость выше 6000 об / мин, вы можете захотеть уравновесить компонент с зажимом, потому что конструкция имеет тенденцию делать их немного несбалансированными.)

Рис. «ступица и зажим» - это соединение, в котором зажим и ступица являются двумя отдельными компонентами - см. рисунок ниже.В этой конструкции зажим затягивается вокруг ступицы, которая затягивается вокруг механического вала. Ступица (шкив или шестерня) имеет выступы, которые скользят по механическому валу, а затем зажимное кольцо скользит по выступам шкива. Когда зажим затягивается, он равномерно сжимает зубцы вокруг вала.

Рисунок 2: Схема разъемной ступицы и зажима [OpenBuilds]

В целом, двухкомпонентные зажимы обеспечивают более высокую удерживающую силу, поскольку полный крутящий момент винта (ов) прикладывается непосредственно к зажимному усилию на валу .В то время как для цельного зажима требуется некоторая часть момента затяжки винта, чтобы закрыть зажим вокруг вала.

Хотя сила пружины зажима предотвращает откручивание винта, вам следует нанести на винт немного Loctite при его установке. Смазка жидким Loctite не только обеспечивает дополнительную надежность крепления, но и снижает трение при затяжке винта, а также обеспечивает постоянное усилие зажима.

Плюсы зажимов:
  • Простая и быстрая установка, демонтаж и регулировка
  • Двухкомпонентные зажимы могут быть собраны без снятия каких-либо компонентов машины
  • Надежный
  • Не повредит вал
  • Стоимость- эффективный
Минусы зажимов:
  • Немного дороже, чем некоторые другие варианты
  • Требуется некоторая подготовка перед сборкой (сопрягаемые поверхности должны быть очищены изопропилом)
Вывод:

В целом, зажимы - лучший вариант для крепления механики к валам, учитывая их простоту использования, эффективность, стоимость и надежность.Teknic настоятельно рекомендует использовать зажимы для любых приложений управления движением.

II: Клеи

Клеи Обзор:

Промышленные клеи стали популярным вариантом для крепления оборудования к двигателям. Loctite - это марка клеев от Henkel Corporation, которая включает ряд «удерживающих составов», предназначенных для закрепления цилиндрических компонентов. В настоящее время существует около десяти различных типов клеящих составов Loctite с различными свойствами (номинальная температура, время отверждения, прочность удержания и т. Д.).). Чаще всего для приложений, обсуждаемых в этой статье, используются составы 638, 648 и 680, но вам следует выбрать лучшую формулировку для вашего конкретного приложения.

Рис. 3. Клей Loctite 638 [Loctite]

Из всех упомянутых вариантов крепления Loctite является одним из наиболее экономичных решений, занимающих минимум места без ущерба для надежности или удерживающей силы. Одним из недостатков использования клеев является более длительное время установки и удаления.Тем не менее, этот подход настоятельно рекомендуется - он уступает только зажимам для любого типа сервопривода.

Плюсы клея:
  • Рентабельность (немного клея имеет большое значение)
  • Позволяет использовать плотно интегрированные компоненты и не требует много места
  • Помогает заполнить все микрозазоры между валом двигателя и механикой (включая любые неровности поверхности), что помогает предотвратить истирание и коррозию.грамм. УФ-свет)
  • Обычно для удаления требуется какой-либо источник тепла - этот процесс иногда может быть беспорядочным
  • Представлены многочисленные соображения относительно времени отверждения, прочности отверждения, рабочих температур и типов материалов, с которыми можно использовать (варианты марок клеев могут кажутся ошеломляющими)
  • Мы рекомендуем связаться с инженерами Loctite и / или использовать доступные ресурсы, чтобы помочь вам выбрать продукт (см. ниже пример ресурса). Полное понимание требований вашего приложения, таких как условия окружающей среды и проблемы ремонта в полевых условиях, значительно упростит этот процесс. являются одним из наименее дорогих и надежных средств крепления механики.При правильном применении Loctite может создавать соединения с прочностью на сдвиг до 4480 фунтов на квадратный дюйм (например, Loctite 648 используется для соединения стали со сталью).

    В качестве реального примера, использование Loctite 648 для крепления алюминиевого синхронизирующего шкива шириной 3/4 дюйма к стальному валу диаметром 5/8 дюйма обеспечит крутящий момент около 60 Нм прочности на сдвиг (это более 8000 унций на дюйм. ). Это обеспечит очень большой коэффициент безопасности при использовании практически с любым двигателем с валом 5/8 дюйма.

    Помимо потенциально беспорядочной и продолжительной установки / снятия, нет никаких недостатков в использовании адгезивов, таких как Loctite, для крепления механических элементов.Teknic рекомендует использовать клей вместо зажимов (особенно, если вам нужно максимально компактное решение).

    Тем не менее, для практически безотказного соединения вы можете использовать зажим в сочетании с фиксирующим компаундом. Зажим избавляет от беспокойства о повреждении клея во время его отверждения (что означает отсутствие необходимости в специальных приспособлениях) и обеспечивает надежность метода параллельного крепления.

    III: Втулки без ключа

    Втулки без ключа Обзор:

    Другой распространенный метод механического крепления - втулка без ключа (хотя они встречаются реже, чем зажимы).Это хороший вариант, если вы планируете часто устанавливать и снимать механику или если концентричность нагрузки на валу особенно важна. Втулки без ключа выпускаются различных производителей (например, Trantorque и Fairloc) и, как правило, представляют собой простые в использовании автономные устройства.

    Рисунок 6: Втулка Trantorque без ключа [Fenner Drives]

    Конструкция Trantorque (как показано на рисунке выше) является наиболее распространенной конструкцией для валов диаметром менее 1,5 дюйма.Trantorque - это, по сути, втулка, состоящая из трех частей, с внутренним сжимающим кольцом, внешней расширяющейся муфтой и одной гайкой, которая контролирует и кольцо, и втулку (см. Рисунок ниже).

    Когда гайка затягивается, внутренняя втулка будет зажимать вал двигателя, в то время как внешняя втулка расширяется (внутренняя втулка и внешняя втулка имеют противоположные конусы, поэтому одна втулка сжимается при расширении другой). Когда вы затягиваете гайку, внешняя втулка расширяется, а внутреннее кольцо сжимается - эта комбинация создает удерживающие силы при сохранении соосности.

    Рисунок 7: Схема втулки без ключа

    К сожалению, втулки без ключа также являются одним из самых дорогих вариантов и, учитывая их размер, часто не могут использоваться для фиксации грузов с относительно небольшим диаметром. Например, вы не сможете прикрепить зубчатый шкив с шагом 1 дюйм к валу 5/8 дюйма (что можно сделать с помощью зажима или клея), потому что внешний диаметр самой втулки будет не менее 1 дюйма. (т.е. отверстие шкива должно быть около дюйма в диаметре).Вы будете вынуждены использовать шкив большего размера, чем нужно. Втулки без ключа также имеют большой крутящий момент инерции, который может быть значительной дополнительной нагрузкой, когда сама нагрузка имеет небольшой диаметр и, следовательно, относительно низкую инерцию.

    Эти два фактора, наряду с радиальными силами, которые втулка прилагает к нагрузке, означают, что отношение внешнего диаметра (OD) нагрузки к ее внутреннему (внутреннему) диаметру (ID) обычно должно быть достаточно большим (обычно От 1,5 до 2,5 раз).

    Плюсы бесключевых втулок:
    • Равномерно распределяет удерживающие усилия по валу и ступице двигателя (предотвращает проскальзывание)
    • Манжета расширяется равномерно при затягивании гайкиграмм. вал и ступица большего размера)
    Минусы бесшпоночных втулок:
    • Это самый дорогой вариант из всех методов, перечисленных в этой статье (за исключением затрат на обработку, связанных с штифтом, обсуждаемых ниже)
    • Некоторые конструкции сложны и требуют больше времени на установку
    • Они имеют относительно большую инерцию
    • Втулки без ключа не могут использоваться в ситуациях, когда компоненты нагрузки лишь немного больше вала двигателя (клей лучше всего подходит для низкопрофильных применений)
    • Для них требуется дополнительная подготовка (очистка сопрягаемых поверхностей).
    • Конструкция Trantorque обычно немного перемещается в осевом направлении при затяжке.
    Вывод:

    Teknic редко рекомендует использовать втулки без ключа из-за их высокой цены, инерции и большого диаметра наружного диаметра. Требование соотношения ID.Зажимы и клеи предлагают аналогичные, если не более надежные соединения за небольшую часть стоимости. Тем не менее, если концентричность нагрузки имеет решающее значение или компоненты ступицы намного больше диаметра вала, втулки без ключа являются хорошим вариантом.

    IV: Шпонка и шпоночная канавка

    Шпонка и шпоночная канавка Обзор:

    Люди использовали шпонки вала и шпоночные пазы в течение многих лет. Этот метод до сих пор широко используется в различных областях, от вентиляторов HVAC до насосов. Шпоночный паз предлагает быстрый и относительно недорогой способ передачи крутящего момента на нагрузку (см. Рисунок 8 ниже).

    Однако для двунаправленных приложений, которые часто запускаются и останавливаются (что означает, что крутящий момент является двунаправленным), механические компоненты со временем изнашиваются из-за вибрации или механического трения. Износ и истирание в конечном итоге приведут к механическим повреждениям. Хотя шпонки и шпоночные пазы могут работать в однонаправленных приложениях, они не подходят для приложений с частой сменой направления крутящего момента.

    Рисунок 8: Шпоночный паз [Tradelink Services]

    Плюсы шпоночных пазов:
    • Один из самых быстрых и простых способов крепления
    • Никаких инструментов не требуется, потому что нет установочных винтов или втулок для затягивания (хотя часто установочный винт используется вместе со шпонкой для предотвращения осевого перемещения)
    Минусы шпонки и шпоночных пазов:
    • Требуется небольшой зазор между валом и шпонкой - это может вызвать люфт, который повлияет на
    • Если вы запрессовываете компоненты, вал и компоненты могут подвергаться силам, превышающим указанные в спецификации
    • Шпонка может со временем покачиваться в шпоночной канавке, что приведет к повреждению и износу
    • Если шпонка или шпоночный паз деформируется из-за ускорения / замедления или других ударных нагрузок, систему может быть очень сложно разобрать

    Рис. 9: Схема шпоночного паза [Линия ar Motion Tips]

    Заключение:

    Учитывая проблемы люфта, высокую вероятность износа и истирания, а также возможную механическую поломку, Teknic никогда не рекомендует использовать шпонки и шпоночные пазы в качестве единственной формы крепления и передачи крутящего момента.В однонаправленных приложениях, которые не часто запускаются и останавливаются, механический износ менее вероятен, и инженеры могут рассмотреть возможность использования ключа. Ключ также может использоваться в качестве резервного механизма (например, зажим в качестве основного источника передачи крутящего момента в сочетании с ключом, действующим в качестве резервного резервного копирования).

    V: Установочные винты

    Установочные винты Обзор:

    Хотя установочные винты имеют много недостатков в приложениях управления движением, они по-прежнему широко используются для крепления механических компонентов к двигателю.На самом деле идея установочного винта (или установочного винта) существует уже давно - достаточно стара, чтобы первые варианты установочных винтов были сделаны из таких материалов, как кость и дерево.

    Многие люди выбирают установочные винты, потому что они доступны по цене и просты в установке. Однако установочные винты ненадежны в приложениях управления движением и часто повреждают вал двигателя. Хотя установочные винты могут быть достаточными в приложениях с очень низким энергопотреблением, Teknic никогда не рекомендует использовать установочные винты для любых приложений управления движением.

    Рисунок 10: Установочный винт [SDP / SI]

    Плюсы установочных винтов:
    • Дешевый
    • Широко доступный
    • Простота установки
    Минусы установочных винтов:
    • Ненадежный метод крепления
    • Установочный винт со временем может ослабнуть из-за вибрации машины - позволяет грузу скользить и свободно перемещаться по валу двигателя
    • Если вам необходимо использовать установочный винт, мы рекомендуем использовать какой-либо тип средства для фиксации резьбы, чтобы предотвратить винт. выкатывание и расцепление
    • Установочные винты обычно вырезают или деформируют вал двигателя.Это может вызвать большее проскальзывание при повторной затяжке установочного винта на поврежденном валу.
    • Установочные винты создают небольшое радиальное смещение нагрузки и вызывают неконцентрическое движение. Это снижает точность / повторяемость станка и может со временем привести к механической усталости компонентов
    Заключение:

    Хотя установочные винты имеют разные характеристики, которые могут обеспечивать более или менее удерживающий момент (например, разные типы острия винта - см. Рисунок ниже ), связанные с этим риски и их ненадежный характер делают их плохим выбором для требовательных приложений управления движением.

    Рис. 11: Типы наконечников установочных винтов [Atlantic Fasteners]

    Установочные винты по-прежнему подходят для приложений с требованиями ручного движения (т. Е. Медленное, маломощное, однонаправленное и т. Д.) И где скольжение не является вредным к остальной машине. Тем не менее, поскольку доступно так много лучших вариантов, Teknic рекомендует никогда не использовать установочные винты для каких-либо приложений управления движением.

    VI: Pinning

    Pinning Обзор:

    Pinning, как и использование установочных винтов, - это подход, который существует уже давно и до сих пор используется в самых разных областях, от огнестрельного оружия до машин.Хотя технология и материалы менялись с годами (например, заостренные куски дерева теперь заменены спиральными металлическими штифтами - см. Рисунок ниже), концепция остается той же самой и предлагает метод почти постоянного соединения, если все сделано правильно. Однако, учитывая риски и затраты на обработку, этот метод ненадежен и дорог для приложений управления движением.

    Рисунок 12: Спиральный металлический штифт [Зоро: Пружинные штифты]

    Плюсы штифтов:
    • Штифты довольно недорогие, но для этого процесса требуются соответствующие инструменты и техника обработки, которые могут быть дорогими. надежен для менее агрессивных однонаправленных приложений

    Рис. 13: Диаметр отверстия под штифт [Крепеж + фиксирующий магазин]

    Недостатки крепления:
    • Трудно выполнять точно и последовательно - риск ошибок обработки и слабых мест из-за несоосности
    • Требует механической обработки вала двигателя
    • Подвергает двигатель воздействию охлаждающей жидкости, механически обработанных частиц и потенциально экстремальных радиальных сил
    • Риск динамической нагрузки и износа / истирания. Разница между размером штифта и отверстия превышает определенные спецификации
    • В идеале, если вы должны использовать штифт, нагрузка и вал должны просверливаться одновременно (altho тьфу, это может быть сложно сделать)
    • Штифты разных стилей (например, с прорезями или сплошные - см. ниже) имеют разные характеристики по диаметру, длине, материалу, требуемой степени зацепления и т. д.) Если вам необходимо использовать закрепление, Teknic обычно рекомендует спиральный стержень

    Рис. 14: Типы контактов [American Ring]

    Вывод:

    Хотя закрепление может быть успешным в некоторых приложениях, Teknic никогда не рекомендует этот метод для любой тип системы управления движением. Существуют легко доступные варианты, которые проще реализовать, они дешевле, менее рискованны и обеспечивают более надежные соединения.

    Заключение

    Учитывая все факторы, которые должен учитывать инженер-конструктор, а также множество различных вариантов крепления механики к валам, легко понять, почему так много инженеров упускают из виду важность этого этапа проектирования.

    Подводя итог, установочные винты и ключи - плохой выбор для надежного автоматизированного оборудования (даже несмотря на то, что могут быть другие типы приложений, где они уместны). Штифтовые и бесключевые втулки могут работать с , но у них есть некоторые недостатки, которые стоит учитывать (стоимость, риск обработки). Разъемные зажимы и клеи - это рентабельные и надежные решения. Teknic всегда рекомендует разъемные зажимы и клеи практически для любого применения в управлении движением.

    Все, что вам нужно знать о шпоночных валах

    Шпоночный вал, что такое шпоночный вал двигателя.В машиностроении шпонка - это элемент машины, используемый для соединения вращающегося элемента машины с валом. Машина работает за счет мощности, подаваемой на нее от первичного двигателя, такого как двигатель, двигатель и т. Д. Затем мощность передается от первичного двигателя к машине через муфту, которая соединяет валы первичного двигателя и машины.

    Соединение вала с деталью чаще всего выполняется путем забивания небольшого куска металла, известного как шпонка, между валом и отверстием, которое было создано частично, закрепленным над ним.Шпонка располагается между валом и частично входит в деталь, установленную над ним. Осевые канавки, также известные как шпоночные пазы, врезаются в вал, а затем частично устанавливаются на нем. Затем шпонку вставляют между валом и прикрепленной частью.
    Для обеспечения полного функционирования шпонки и вал, и вращающийся механизм должны иметь шпоночную канавку и шпоночную канавку. Под ключницей понимается прорезь и карман, в которые помещается ключ. Однако вся эта система - это то, что мы называем шпоночным соединением, и это позволяет относительное осевое перемещение между частями.

    Существует пять основных типов шпонок:

    1. Утопленная: эти шпонки наполовину вставлены в шпоночную канавку вала, а половина - в шпоночную канавку ступицы или выступа шкива. Они бывают следующих шести типов:
    • Прямоугольная утопленная шпонка
    • Квадратная утопленная шпонка
    • Параллельная утопленная шпонка
    • Шпонка с выступом
    • Шпонка
    • Шпонка Вудраффа

    2. Седло: в основном существует два типа седла ключи: плоский седельный ключ и полый седельный ключ. Плоская седельная шпонка - это коническая шпонка, которая входит в шпоночную канавку ступицы и плоско на валу.Чаще всего он используется для легких нагрузок. Шпонка с полым седлом - это коническая шпонка, которая вставляется в паз ступицы. Форма нижней части ключа соответствует изогнутой поверхности вала.

    3. Касательная: эти шпонки используются в больших валах для тяжелых условий эксплуатации. Пары этих ключей установлены под прямым углом, чтобы выдерживать скручивание от приложенного крутящего момента только в одном направлении.

    4. Круглые: используются в основном для приводов малой мощности. Они имеют круглую форму и подходят для отверстий, просверленных частично в валу и частично в ступице.Круглые ключи обычно считаются наиболее подходящими для приводов малой мощности. Они не так популярны, поскольку закругленный край гораздо более подвержен срезанию, чем квадратный край.

    5. Шлицы: шлицы - это выступы или зубья на приводном валу, которые входят в зацепление с канавками в ответной детали и передают на него крутящий момент, поддерживая угловое соответствие между ними. Шестерня, установленная на валу, может использовать шлиц с наружной резьбой на валу, который соответствует шлицу с внутренней резьбой на шестерне. Шлицы или зубцы фрезеруются или затачиваются до нужного размера и формы, а затем подвергаются термообработке.Ключи
    Spline обычно изготавливаются в цехе механиками по опубликованным стандартам.

    Мы не можем найти эту страницу

    (* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

    {{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

    {{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

    {{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{добавить в коллекцию.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *