3.4 Шпоночные соединения
В машиностроении широко применяется разъёмное соединение шпонками валов с насаженными на них деталями, например, зубчатыми колесами, звездочками цепных передач, шкивами ремённых передач и т.д. Кроме соединения деталей, шпонки предназначены для передачи вращающего (крутящего) момента. По форме шпонки бывают призматические, сегментные, клиновые тангенциальные и цилиндрические. Наиболее распространенными являются призматические шпонки. Призматические шпонки бывают со скругленными и не скругленными торцами (рисунок 3.28).
Шпоночные соединения просты по выполнению, компактны, легко разбираются и собираются. Они состоят из вала 1, шпонки 3, зубчатого колеса 4 (или звёздочки, шкива и т.д.). В таком соединении (рисунки 3.27 и 3.28) часть шпонки 3 входит в паз 2 вала, а часть – в паз 5 ступицы колеса 6.
Рисунок 3.27 – Пример шпоночного соединения конического зубчатого колеса и вала: 1 – вал; 2 – шпоночный паз на валу; 3 – шпонка; 4 – зубчатое колесо; 5 – шпоночный паз на ступице колеса; 6 – ступица колеса
Рисунок 3.28 – Разрез и детали шпоночного соединения: 1 – вал; 2 – шпоночный паз на валу; 3 – шпонка; 5 – шпоночный паз на ступице колеса; 6 – ступица колеса
3.5 Шлицевые соединения
Шлицевое (или зубчатое) соединение какой-либо детали с валом образуется выступами, имеющимися на валу, и впадинами такого же профиля во втулке или ступице. (рисунок 3.29). Относится к разъёмным соединениям. Это соединение аналогично шпоночному, но так как выступов много, то это соединение по сравнению со шпоночным имеет значительное преимущество. Оно более сложное и дорогостоящее, но способно передавать крутящие моменты значительной величины, поэтому его применяют в ответственных конструкциях машиностроения.
Рисунок 3.29 – Шлицевое соединение
Шлицевые соединения по форме поперечного сечения выступов делятся на соединения прямобочного, эвольвентного и треугольного профилей. В машиностроении наиболее широко применяется прямобочное соединение.
Рисунок 3.30 – Виды шлицевых соединений
4 Механические передачи
4.1 Общие сведения
4.1.1 Назначение механических передач
В современных машинах передача энергии может осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами. Механическими передачами, или просто передачами, называют механизмы для передачи энергии от машины-двигателя к машине-орудию, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда – с преобразованием видов (например, вращательное в поступательное).
Передача (в механике) соединяет вал источника энергии – двигателя и валы потребителей энергии – рабочих органов машины, таких, например, как ведущие колёса гусеничного движителя или автомобиля.
Наиболее распространенные энергетические машины – двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, электромоторы, преобразовывая химическую энергию топлива или электрическую энергию в механическую, выдают ее потребителю в виде вращения вала.
Наиболее употребительные и дешевые электродвигатели обеспечивают вращение с частотами 1000... 3000 (в ряде стран 1200... 3600) мин-1, меньшие частоты уже малоэффективны. Почти так же обстоит дело и с наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания, частота вращения которых обычно находится в пределах от 1500 до 6000 мин-1. Большинство же рабочих органов машин требует более низких частот вращения, что вызывает необходимость понижающих передач (редукторов). Назначение механических передач в основном состоит в понижении или повышении частоты вращения двигателя с соответствующим повышением или понижением вращающего момента.