Ключ (инженерный)
В машиностроении шпонка — элемент машины, используемый для соединения вращающегося элемента машины с валом . Шпонка предотвращает относительное вращение между двумя частями и может обеспечивать передачу крутящего момента . Чтобы шпонка функционировала, вал и вращающийся элемент машины должны иметь шпоночный паз и шпоночное гнездо , которое представляет собой прорезь и карман, в который входит шпонка. Вся система называется шпоночным соединением . [1] [2] Шпоночное соединение может допускать относительное осевое перемещение между деталями.
Параллельные ключи являются наиболее широко используемыми. Они имеют квадратное или прямоугольное сечение. Квадратные шпонки используются для меньших валов, а прямоугольные шпонки используются для валов диаметром более 6,5 дюймов (170 мм) или когда толщина стенки сопрягаемой ступицы является проблемой. Установочные винты часто сопровождают параллельные шпонки, чтобы зафиксировать сопрягаемые детали на месте. [3] Шпоночный паз представляет собой продольный паз как на валу, так и на сопрягаемой детали.
Шпонки Woodruff имеют полукруглую форму и частично входят в шпоночный паз круглого сегмента , а остальная часть входит в продольный шпоночный паз в сопрягаемой части. Круглый сегмент может быть вырезан непосредственно погружным резанием круглой фрезой Woodruff без каких-либо рельефов. Основным преимуществом шпонки Вудраффа является устранение необходимости фрезерования вблизи заплечиков вала, где могут быть затронуты концентрации напряжений [4] и концентричность . [3] Последнее особенно важно при работе на высоких скоростях. Более точная подгонка ключа и паза также снижает люфт и концентрацию напряжений в нем, а также повышает надежность ключа. Дополнительным преимуществом является то, что застрявшую шпонку можно извлечь из вала ударом молотка, круглый профиль вытолкнет шпонку из паза, в отличие от стандартной шпонки, которую нужно будет выталкивать в осевом направлении или вытаскивать из паза. . Общие области применения включают станки , автомобильную технику , снегоочистители и морские гребные винты .
Этот тип ключа был разработан Уильямом Н. Вудраффом из Хартфорда, штат Коннектикут . В 1888 году Институт Франклина наградил его медалью Джона Скотта за свое изобретение. [5]
Коническая шпонка сужается только на той стороне, которая входит в зацепление со ступицей. Шпоночный паз в ступице имеет конусность, совпадающую с конической шпонкой. Некоторые конусные ключи имеют выступ или язычок для легкого удаления во время разборки. Назначение конуса - закрепить саму шпонку, а также надежно закрепить вал на ступице без использования установочного винта. Проблема с коническими шпонками заключается в том, что они могут привести к тому, что центр вращения вала будет немного смещен от сопрягаемой части. [3] Он отличается от замка с коническим валом тем, что конические шпонки имеют соответствующий конус на шпоночной канавке, а замки с коническим валом - нет.
Шотландский ключ или голландский ключ имеет круглое отверстие под шпоночный паз (вместо прямоугольного), полученное путем сверления в осевом направлении собранной ступицы и вала, с металлическим штифтом, служащим ключом. Если отверстие и шпонка сужаются, шпонка называется голландским штифтом , который вбивается и, при желании, обрабатывается путем резки или шлифовки заподлицо с концом вала. Если в прямом отверстии для голландского шпоночного паза необязательно нарезана резьба, то в качестве резьбового голландского ключа используется обычный винт.
