Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В машиностроении , ключ является машина элемент , используемый для подключения вращающегося элемента машины к валу . Ключ предотвращает относительное вращение между двумя частями и может обеспечить передачу крутящего момента . Для того, чтобы ключ работал, вал и вращающийся элемент машины должны иметь шпоночную канавку и шпоночную канавку , которая представляет собой прорезь и карман, в которые помещается шпонка. Вся система называется шпоночным соединением . [1] [2] Шпоночное соединение может допускать относительное осевое перемещение между частями.

Обычно ключевые компоненты включают шестерни , шкивы , муфты и шайбы .

Типы [ править ]

Существует пять основных типов ключей: утопленная , седловидная , касательная , круглая и шлицевая .

Затонувший ключ [ править ]

Типы утопленных ключей: прямоугольные , квадратные , параллельные утопленные , гибкие , перьевые и Woodruff .

Параллельные ключи [ править ]

Параллельные ключи используются наиболее широко. Они имеют квадратное или прямоугольное сечение. Квадратные шпонки используются для валов меньшего размера, а шпонки с прямоугольными гранями используются для валов диаметром более 6,5 дюймов (170 мм) или когда толщина стенки сопрягаемой ступицы является проблемой. Установочные винты часто идут в комплекте с параллельными ключами для фиксации сопрягаемых деталей на месте. [3] Шпоночный паз представляет собой продольный паз как в валу, так и в ответной части.

  • Паз в валу для призматической шпонки

  • Звездочка с внутренней шпоночной канавкой

  • Поперечное сечение шпоночного соединения с параллельной шпонкой

W =d/4[ требуется разъяснение ]
H =2 дн./3[ требуется разъяснение ]

где

  • W - ширина ключа
  • H - высота ключа
  • d - диаметр вала

Ключи Вудраффа [ редактировать ]

Шпонки Woodruff имеют полукруглую форму , частично вставляются в паз для круглого сегмента, а остальная часть входит в паз для продольного паза в ответной части. Круглый сегмент можно отрезать прямо врезанием с помощью дисковой фрезы Woodruff без каких-либо рельефов. Основное преимущество ключа Woodruff является устранением фрезерования вблизи вал плеч, где концентрация напряжений , [4] и концентричности будут затронуты. [3] Последнее особенно важно для работы на высоких скоростях. Более точная подгонка шпонки и шпоночной канавки также снижает люфт и концентрацию напряжений, а также повышает надежность ключа. Дополнительным преимуществом является то, что застрявшую шпонку можно удалить с вала ударом молотка, круглый профиль вытолкнет шпонку из паза, в отличие от стандартной шпонки, которую нужно будет вытолкнуть в осевом направлении или вытащить из паза. . Общие области применения включают станки , автомобильные приложения, снегоуборочные машины и морские гребные винты .

Этот тип ключа был разработан Уильямом Н. Вудраффом из Хартфорда, Коннектикут . В 1888 году Институт Франклина наградил его медалью Джона Скотта за свое изобретение. [5]

  • Установлен ключ Вудраффа

  • Ключ Вудраффа и шпоночный паз

  • Шестерня G положительно закреплена на валу S шпонкой Вудраффа N.

Конические ключи [ править ]

Коническая шпонка сужается только на той стороне, которая входит в зацепление со ступицей. Шпоночный паз в ступице имеет конус, соответствующий конусу конической шпонки. Некоторые конические ключи имеют выступ или выступ для облегчения удаления во время разборки. Конус предназначен для фиксации самой шпонки, а также для надежного соединения вала со ступицей без использования установочного винта. Проблема с коническими шпонками заключается в том, что они могут привести к тому, что центр вращения вала немного отклонится от сопрягаемой детали. [3] Он отличается от замка с коническим валом тем, что конические шпонки имеют соответствующий конус на шпоночной канавке, а замки с коническим валом - нет.

Другое [ править ]

Ключ Скотча или ключ голландского имеет круглое отверстие шпоночной канавки (вместо прямоугольного), полученного путем бурения в осевом направлении в собранной ступицу и валом, с металлическим штифтом , выступающим в качестве ключа. Если отверстие и шпонка имеют коническую форму, шпонка называется голландским штифтом , который вбивается и, при необходимости, обрабатывается резанием или шлифовкой заподлицо с концом вала. Если прямое отверстие под шпоночную канавку дополнительно нарезано резьбой, то в качестве голландского ключа с резьбой используется обычный винт.

Пружинные штифты - это альтернативный голландский ключевой компонент, а не сплошные штифты. Пружинный штифт самозатягивается и не расшатывается при вибрации. Полые пружинные штифты обеспечивают меньшую прочность на сдвиг, чем сплошные установочные штифты, и эту прочность можно изменять, варьируя толщину стенки. Этот ограниченный предел прочности на сдвиг разработан для поддержания нормальной работы, но затем уступает место в случае чрезмерного крутящего момента вала, таким образом защищая остальную часть машины от повреждений.

Установка дополнительной втулки между ступицей и валом улучшает характеристики и удобство шпоночных соединений. Втулки Taper-Lock представляют собой ступичные фитинги с шпонками, которые имеют три резьбовых шпоночных паза и два установочных винта в качестве голландских шпонок в дополнение к прямоугольному шпоночному пазу. Голландские шпоночные пазы имеют резьбу только на другой стороне ступицы или вала, с отверстием для резьбового зазора на противоположной стороне. Просто ввинчивая установочные винты в выбранные отверстия, механизм ступицы удобно работает, чтобы жестко заблокировать или окончательно отсоединить вал без ударов или натяжения ступицы. Быстроразъемное соединение ( QD) втулки работают аналогично, но разместите круговую схему из трех отверстий без резьбы и трех отверстий с полной резьбой дальше от оси вала на фланце втулки, а не поперек интерфейса втулка-ступица.

Хирт сустав похож на шлицевое соединение , но с зубцами на конце вала , а не на поверхности.

Седельные ключи [ править ]

Эти типы ключей обычно прикрепляются к приводному элементу (например, к валам). Эти типы ключей имеют меньшую прочность по сравнению с утопленными. Это редко используемые ключи для передачи меньшей мощности на ведомые элементы (например, муфты).

Касательные клавиши [ править ]

Касательные ключи используются в тяжелых условиях эксплуатации с высоким крутящим моментом. Шпоночная канавка похожа на призматическую шпонку, за исключением того, что она проходит по касательной из внешнего вала во внутренний вал. То, что было бы стороной каждого шпоночного паза, образует пятки, напротив которых сидит шпонка, и передает силу сжимающим образом. Последний пункт означает, что для реверсивного движения вала необходима другая шпонка по касательной наружу в противоположном направлении. Обычно это смещение на валу на 90 ° или 180 °. Ключ может быть клиновой, прямоугольной или квадратной формы, но, в частности, используются прямоугольные ключи с двойным конусом.

Клавиша сплайна [ править ]

Этот тип ключа использует несколько шпоночных пазов в концентраторе для передачи высокой мощности.

Keyseating[ редактировать ]

Установка ключей - это создание прорезей в сопряженных предметах. Нарезка ключей может выполняться на множестве различных станков, включая протяжку, ключницу, электроэрозионный станок с проволочной резкой, формирователь или вертикальный долбежный станок, вертикальный или горизонтальный фрезерный станок или долото и напильник.

  • Фрезы для пазов

  • Специальные фрезы

  • Инструменты для долбления

  • Различные инструменты для долбления

Протяжка [ править ]

Протяжка в основном используется для резки внутренних шпоночных пазов с квадратными углами. Специальная протяжка, втулка и направляющая используются для каждого заданного поперечного сечения шпоночной канавки, что делает этот процесс более дорогостоящим, чем большинство альтернатив. Тем не менее, он может создать наиболее точный шпоночный паз из всех процессов. Протяжка паза под шпонку состоит из трех основных этапов: во-первых, заготовка устанавливается на оправочный пресс, а втулка вставляется в отверстие заготовки. Затем вставляется протяжка и проталкивается, разрезая шпоночный паз. Наконец, между втулкой и протяжкой устанавливаются регулировочные шайбы для достижения нужной глубины, необходимой для ключа. [6]

Keyseater [ править ]

Ключница и образец различных форм, которые можно вырезать
Современная машина для ключей

Keyseaters , также известные как машины для установки ключей и фрезы для шпоночных пазов , представляют собой специализированные станки, предназначенные для резки шпоночных пазов. Они очень похожи на вертикальные формирователи ; Разница в том, что режущий инструмент на формирователе ключей входит в заготовку снизу и режет при движении вниз, в то время как инструмент на формирователе входит в заготовку сверху и режет вниз. Еще одно отличие состоит в том, что ключница имеет направляющую систему над заготовкой для минимизации прогиба, что приводит к резке с меньшим допуском. Процесс начинается с зажима заготовки к столу с помощью приспособления или тисков.. Заготовка правильно расположена, а затем запускается возвратно-поступательный рычаг. Некоторые модели имеют стационарный стол, поэтому резак подается в заготовку горизонтально, в то время как другие имеют подвижный стол, который подает заготовку в фиксированный резак. Эти станки могут вырезать другие элементы с прямой стороной, кроме шпоночных пазов (см. Рисунок). Они также могут создавать глухие прорези, которые не проходят через всю заготовку. [7] [8]

Электроэрозионная обработка проволокой (EDM) [ править ]

Электроэрозионная обработка проволокой (EDM) в основном используется для небольших партий продукции, где либо требуется высочайшая точность, либо другие технологии резки недоступны. Электроэрозионный электроэрозионный станок вырезает шпоночные пазы, удаляя материал от заготовки за счет серии быстрых электрических разрядов между намоткой проволоки и заготовкой через диэлектрическую жидкость. Электроэрозионные станки с компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) позволяют вырезать широкий выбор шпоночных пазов, включая несколько шпоночных пазов на одной ступице. Основными ограничениями электроэрозионных станков с ЧПУ являются время, необходимое для резки шпоночной канавки, а также размер деталей, которые может вместить данный электроэрозионный электроэрозионный станок. [9]

Формование или прорезание [ править ]

Формовка или прорезание пазов в основном используются для вырезания шпоночных пазов, которые не проходят по всей длине детали. Подобно шпоночной посадке, при формовании для резки используется одноточечный режущий инструмент, однако формовщики не проходят через прорезь на фиксированной стойке. Таким образом, фасонные разрезы обычно более подвержены прогибу, чем шпоночные разрезы. [9]

Фрезерование [ править ]

Параллельные, конические и шпоночные пазы можно изготавливать на фрезерном станке . Концевые фрезы или долбежные фрезы используются для параллельных и конических шпоночных пазов, а фрезы Woodruff используются для шпоночных пазов Woodruff. [10]

Для не слишком длинных внутренних шпоночных пазов шпоночные пазы можно фрезеровать, если допустимый радиус.

Долбление [ править ]

Одна из самых ранних форм крепления ключей была сделана путем долбления . Шпоночный паз зачищается долотом и затем опиливается до нужного размера; ключ часто пытаются избежать переполнения. Этот метод долгий, утомительный и редко используется. [11]

Шпоночные соединения [ править ]

Сдвига ключа является функция предназначена потерпеть неудачу и избежать дальнейшего повреждения следует механизм случайно работать в превышении своих проектных пределов. Срезные шпонки могут иметь любую из описанных выше конструкций, но они сделаны из более слабого материала, чем вал. Срезную шпонку легко и недорого заменить, что позволяет избежать более серьезных повреждений механизма, ремонт которых был бы дорогостоящим или сложным. Например, стальной вал и шкив могут использовать латунную шпонку. Когда к соединению прилагается чрезмерный крутящий момент, стальные кромки срезают латунную шпонку на две части, оставляя шкив свободно вращающимся на валу и избавляя остальную часть машины от возможных повреждений.

Если соединение вала требует более высокого крутящего момента, можно использовать две призматические шпонки. [3]

Неправильно обработанные шпоночные пазы, которые имели отклонение или смещение фрезы, могут быть недостаточно прочными для требуемого применения. [12]

См. Также [ править ]

  • Связь

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Bhandari, VB (2007), Design of machine elements (2nd ed.), Tata McGraw-Hill, p. 340, ISBN 978-0-07-061141-2.
  2. ^ Леонард 1908 , стр. 394.
  3. ^ Б с д шпонок и шпоночных пазов (PDF) , в архив от оригинала (PDF) на 2010-03-19 , извлекаются 2010-03-19 .
  4. ^ Шигли, Джозеф; Мишке, Чарльз (1989), машиностроительный дизайн (5-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-331657-1.
  5. ^ Гарфилд, Юджин (2007). «Получатели Премии Джона Скотта с 1826 года по настоящее время» . Проверено 23 августа 2007 .
  6. ^ Krar, SF (1983). Станочные работы. (стр. 84–85). Нью-Йорк: Подразделение Грегга Макгроу-Хилл.
  7. ^ Keyseating , извлекаются 2010-01-30 .
  8. Перейти ↑ Wick, CH (1964). Универсальность установки ключей. Машины (Нью-Йорк), 70 (8), 138-140.
  9. ^ А б Режущий Шпоночные канавки - протяжной, Keyseating, Wire-Cut EDM, Shaping, и фрезерные , извлекаются 2014-12-03 .
  10. ^ Кибб, RR (1995). Станкостроительный практикум. (5-е изд., С. 572). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice-Hall, Inc.
  11. ^ Леонард 1908 , стр. 40.
  12. ^ Ромиг, СП (1926). Ежемесячный научно-популярный журнал. Ежемесячный журнал Popular Science ., 110 (5), 72, 124.

Библиография [ править ]

  • Леонард, Уильям Самуэль (1919). Инструменты и методы механического цеха (перераб. 7-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С.  39–42 . OCLC  848146647 . Проверено 30 апреля 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Стандартные метрические ключи и шпоночные пазы
  • Размеры ключей, рекомендованные ASME для дюймовых единиц
  • Что такое ключевые?
  • Ключевая совместная статья из Большой Советской Энциклопедии 1979 г.
  • Чертеж и стандартные размеры ключей Gardette