Призматическая шпонка Советский патент 1991 года по МПК F16B3/06 

Изобретение относится к машиностроению, властности к соединениям, передающим крутящий момент и осевую силу с помощью призматических шпонок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а также увеличение несущей способности соединения в целом.

На фиг. 1 показано шпоночное соединение вала ступицы с предлагаемой конструкцией шпонки, состоящей из четырех частей; на фиг. 2 - различные варианты осуществления номинального натяга в горизонтальном направлении; на фиг. 3 - то же, в вертикальном направлении.

Соединение работает следующим образом.

Шпонка размещается в пазу вала и ступицы, где предусмотрен радиальный зазор. Шпонка состоит из составных частей 1, 2,3 и 4. Если соединение передает только вращающий момент Т, то шпонка может быть насажена свободно, т.е. на рабочих гранях

шпонки не создается определенный натяг. В том случае, когда размеры шпонки не позволяют передавать вращающий момент, то смещением частей 1 и 2 в плюсовом направлении дополнительно создается номинальный натяг в вертикальном направлении, который позволяет передать всю нагрузку Т. Если кроме крутящего момента Т действует осевая сила А ( например, для косозубых1 колес), которая незначительна по сравнению с Т (т.е. А (0,1-0,2)7), то смещением частей 2 и 4 в плюсовом направлении создается номинальный натяг в горизонтальном направлении, так как увеличивается параметр b (ширина шпонки), который с помощью сил трения будет передавать осевую силу. Для случая, когда осевая сила значительна по сравнению с крутящим моментом (А 0,2Т), номинальный натяг в боковых гранях может быть недостаточным, и увеличение его может привести к значительному увеличению концентрации напряжений во входящих углах шпоночного паза на валу.

сл

с

о

%4 44

СА) 00

Тогда смещением части 1 шпонки в плюсовом направлении достигается номинальный натяг в вертикальном направлении после выборки радиального зазора, так как увеличивается параметр h (высота шпонки). Для указанного случая часть 3 шпонки не смещена, натяг возникает только в вертикальном направлении частей 1 и 3, В вертикальном направлении частей 2 и 4 натяг не возникает, что благоприятно отражается на работе всего соединения. Так как площадь сопри- касающихзя поверхностей прямо пропорциональна силам трения, то, комбинируя смещение частей шпонки а различных вариантах, можно с помощью шпонки переда- saTil значительные нетрузки, не меняя ее , геометрические размеры,

С целью предотвращения ослабления натяга в вертикальной или в горизонтальной плоскостях шпонки при относительном смещении ее частей во время работы (например, s минусовом направлении) необходимо соблюдение условия самоторможения клиньев относительно друг друга, т.е. угол трения pf изменяющийся в пределах 8-14° должен быть больше угла конусности кл«лнь- ев «ьия-чаь

Так как уол конусности а явпяеюя функцией геометричес: 1,( парг.згоов шпонки b bi + Ьг; h m + ha и (, то $г условия полного сямсторы имеег

К- Н(

оъ arctg ()р

Oh - arctg (--т;-

где аь и Oh соответственно углы ко усно- сти в вертикальной и р горизонтальной плоскостях, bi, b2 и hi, ГР - соответственно длина оснований клиньеп г вертикально и в горизонтальной плоскостях.

Если определить, что полная ширин и или полная высота h шпонки разде/.зч 8 пропорции золотого сечения , то иметь

bi-0,5(1/5 -1)Ьа/ 0,62 b

hi 0,5()h ъ 0,62 , h или

D2 b-bi 0,38-b

h2 h-hi 0,38ч1 тогда

аь arctg (0,24 -j ) и р

«h - arcto (0,24 j) s,p

очевидно, что оь 7е он если b f Ь .

Известно, что для стандартных ипонок всегда выполняется условие I (Ь У ли h), т е, при любых значениях величин b и h

условия самоторможения будут выполниться в случае, если bi 0,62-b и hi 0,62 h (золотое сечение), Например, для стандартной шпонки с. размерами сечения b 12 мм и h 8 мм необходимо разрезать в следующих

пропорциях bi 7,5 мм, Ь2 4,5 мм и hi 5,0 мм, П2 3,0 мм, чтобы выполнялось условие самоторможения клиньев,

Предлагаемая конструкция шпонх1 позволяет использовать ее в широком диапазоне диаметров вала. Так, перемещая --сги 1 и 2 или 2 и 4 в мичусовом наппавлен.ди можно уменьшить соответс ен; о параметр h или параметр Ь, что даст вгямож- ность применить одну и .у же шпонку для

валов различно о диьметра Она также позволяет перемещением еи различных частей уменьшить влияние неточностей изготовление шпоночных па валы и cry- пи ды (увеличивается ) на прочность

соединения

ИспО 1)- ов Н1/|8 ехьического решения ,с,ает следуо1к/ ;тва передача ьегщаюшиго , г и осьвой силы з от- делпНоС|И , говмесгнс, ,с ьше ю -л 1Я

- зготое 1епия нч i оо ьос-ть испстозсч чип одной японки оля за;if;1 pdr-nw ihorc пис eroa, ьозмож- гоздач р нс -шгльно: , натяг:1 как Е гор 13онтальиой так и в в ргикалоной пло с; ;стях, повышение несущее, способности г ал s ступицы в связи с увеличением их площади полезного сопро ьлечия в сечо- нии паза под млюнку, простота изготовле- I./ .T японки (призматическая шпонка

долится на четыре части).

Ф о р м у л л из с о ii е т е ь ц я Призматическая lunnn d ри клиновых элемента , плс CKOCTL р зьема

гоп рзчнгчо сечоиич двух из ксячзры рьс- пс южена госизонгагьпо, а плоскость разъема третье о клина с указанной парой оасположл л верти-.ально, о т л и ч а ю щ а- А с я тем, что, с цег.ью расширения сЬункцпJ ональных возможностей, и увеличения несу- шеи тюсоГности, трегчй клин выполнен сг итавным из олемсчтов, плоскость разъема которых совпадает с n ocKccibio разьема первой из указанных пары клиновых элементов, каждый из клиновых элементов йыполнен двухскосным, а плоскости разъема делят шпонку в верт/ альноЛ и с горизонтальной плоскостях в поопор ии золотогс соления

Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям, передающим вращающий момент. Цель расширение функциональных возможностей. Призматическая шпонка состоит из четырех частей, каждая из которых выполнена в виде двухскосного клина. Разъемы клиньев располржены в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Плоскости разъема делят шпонку в вертикальной и горизонтальной плоскостях в пропорции золотого сечения. Шпонка может быть применена для передачи комбинированной нагрузки для валов различного диаметра. Эффект достигается за счет увеличения несущей способности всего соединения. 3 ил,

Фаг. /

фиг. 2

№KJ