Про металлообработку

Подшипник скольжения состоит из корпуса и помещенного в него вкладыша, на который опирается вал. Корпус изготавливают обычно из чугуна, а вкладыш — из материала, который в паре с материалом вала обеспечивает наименьший коэффициент трения. Для изготовления вкладышей подшипника используют антифрик­ционные чугуны, бронзы, а также пластические массы, выбор кото­рых зависит от условий работы подшипника скольжения. При изнашивании замена вкладыша дешевле, чем замена подшип­ника в целом.

По конструкции различают подшипники с разъемным и не­разъемным корпусом.

Вкладыш неразъемного подшипника скольжения выполняется в виде втулки, которая устанавливается (чаще всего прессовани­ем) в отверстие корпуса.

Вкладыш разъемного подшипника состоит из двух частей: ниж­ней и верхней, которые монтируют в корпусе и крышке подшип­ника.

При работе в режиме жидкостного трения применяют подшип­ники скольжения с сегментными вкладышами, которые обеспечи­вают образование нескольких масляных клиньев, а соответствен­но, и надежную работу узла.

В подшипниках скольжения для увеличения несущей способ­ности и увеличения надежности работы применяют самоустанавливающиеся сегменты.

В современном машиностроении применение подшипников скольжения ограничено определенными условиями эксплуатации. В основном их используют в следующих случаях: для быстроходных валов, при работе которых долговечность подшипников каче­ния очень мала; при необходимости особо точной установки валов; при применении в механизме валов очень большого диаметра, для которых не изготавливают серийно подшипники качения; для коленчатых валов, когда в процессе сборки требуется разъемный подшипник; для валов, испытывающих ударные нагрузки (исполь­зуются демпфирующие свойства масляного слоя подшипника скольжения); если по условиям эксплуатации подшипник работает в воде или в агрессивных средах; для тихоходных передач, так как в этих случаях подшипник скольжения оказывается проще по кон­струкции и дешевле, чем подшипник качения.

В зависимости от условий эксплуатации используют подшип­ники скольжения различных конструкций: радиальные, восприни­мающие нагрузки, перпендикулярные оси вала; упорные (подпят­ники), воспринимающие нагрузки, направленные вдоль оси вала; радиально-упорные, которые могут одновременно воспринимать нагрузки, направленные как перпендикулярно оси вала, так и вдоль нее (такие подшипники применяют крайне редко; при одно­временном действии радиальных и осевых нагрузок чаще приме­няют одновременную установку в узел радиального и упорного подшипников).

К узлам с подшипниками скольжения предъявляют следующие технические требования:

• конструкция подшипника и материал, из которого он изготовлен, должны быть такими, чтобы трение и износ были минимальными;
• конструкция подшипника должна обеспечивать доста­точную прочность и жесткость, чтобы противостоять усилиям, воздействующим на подшипник вследствие де­формации;
• поверхности контакта должны воспринимать действую­щие на них усилия без выдавливания смазки, а также отводить теплоту, возникающую за счет сил трения в процессе работы подшипника;
• конструкция подшипника должна обеспечивать просто­ту сборки и обслуживания;
• отверстие в подшипнике должно иметь правильную ци­линдрическую форму;
• торцы подшипника должны быть перпендикулярны его оси;
• отверстия всех опор вала должны быть соосны;
• втулки неразъемных подшипников скольжения должны надежно закрепляться в корпусе;
• вкладыши разъемных подшипников скольжения должны быть точно подогнаны по гнездам корпуса и крышки;
• в разъемных подшипниках толщина прокладок для регу­лирования зазора должна быть не более 2 мм;
• слой залитого в подшипники баббита должен быть ров­ным, без раковин и отслоений.

Для повышения КПД, а также для снижения до минимума тре­ния, изнашивания и нагрева сопрягаемых поверхностей применя­ют различные типы смазочных материалов.

В зависимости от толщины масляного слоя различают несколь­ко режимов работы подшипников скольжения: сухое трение (ра­бота без смазки) — в нормально работающих подшипниках сколь­жения не встречается; полусухое трение — имеет место при не­устоявшемся режиме работы подшипника скольжения, а также при недостаточной смазке (коэффициент трения при этом состав­ляет 0,1 …0,5); полужидкостное трение, при котором большая часть поверхности контакта разделена слоем смазки, но отдельные эле­менты сопрягаемых поверхностей соприкасаются (коэффициент трения при этом составляет 0,008…0,08; в этом режиме работает большинство подшипников скольжения); жидкостное трение, при котором смазка полностью отделяет вращающуюся цапфу от не­подвижной опоры (коэффициент трения в этом случае составляет 0,001…0,008; в режиме жидкостного трения работают точно изго­товленные подшипники при относительно малых нагрузках и больших скоростях вращения (например, подшипники шлифо­вальных станков).

Уменьшение скорости скольжения, увеличение нагрузки и тем­пературы нагрева подшипников скольжения в процессе работы могут привести к нарушению режима жидкостного трения и пере­ходу к работе в режиме полужидкостного трения.

Для обеспечения наиболее благоприятного для работы под­шипника скольжения режима жидкостного трения необходимо создать избыточное давления в местах сопряжения деталей под­шипникового узла. Создание избыточного давления может быть обеспечено гидростатическим (с помощью насоса) или гидродинамическим (с помощью вращения вала) путем. При вращении вал под воздействием внешних сил занимает эксцентрическое поло­жение, и в зазор, возникающий между валом и подшипником, по­ступает масло. В образовавшемся масляном клине создается избы­точное гидродинамическое давление, обеспечивающее жидкост­ное трение.

Для смазывания подшипников скольжения применяют различ­ные смазывающие материалы, которые подразделяют на жидкие и густые (консистентные), твердые и газообразные.

Основным смазочным материалом являются жидкие масла, ко­торые хорошо распределяются по сопрягаемым поверхностям, об­ладают малым внутренним трением и хорошо работают в значи­тельном диапазоне температур.

Консистентные смазки применяют в подшипниках скольжения в тех случаях, когда требуется надежная герметизация подшипни­кового узла.

Твердые смазочные материалы используют для смазывания подшипниковых узлов с подшипниками скольжения, работающи­ми при больших температурах.

Воздушную смазку применяют в подшипниковых узлах с под­шипниками скольжения быстроходных и мало нагруженных ва­лов.

Для равномерного распределения смазки по всей поверхности сопряжения во вкладышах подшипников скольжения делают ка­навки, которые обычно размещают в мало нагру­женной части подшипника. Если подшипник в процессе работы испытывает большие нагрузки, то помимо смазочных канавок вы­полняют еще и смазочные карманы (специальные углубления, в которых размещается запас смазки). Наличие в подшипнике скольжения смазочного кармана способствует попаданию смазки по смазочным канавкам в наиболее нагруженные места. Длина смазочных канавок в целях предотвращения вытекания масла из подшипника скольжения не должна превышать 0,8 длины его ра­бочей поверхности.

Сборка неразъемных подшипников скольжения.

Перед нача­лом сборки неразъемного подшипника скольжения необходимо проверить соответствие геометрических размеров и формы поса­дочных мест на валу и во втулке требованиям чертежа. Контроль геометрических размеров и формы посадочных мест осуществля­ется универсальными (микрометр, микрометрический нутромер) или специальными (калибр-скобы и калибр-пробки) измеритель­ными инструментами. После проверки посадочных размеров производят запрессовку втулки в корпус. Поскольку размер отверстия во втулке вследствие пластического деформирования в процессе запрессовки уменьшается, то после установки втулки в корпус не­обходимо восстановить номинальный размер ее отверстия развертыванием или растачиванием. В связи с тем что в процессе возникновения нагрузок в ходе эксплуатации подшипникового узла с подшипником скольжения возможно про­ворачивание втулки в корпусе, необходимо предупредить такую возможность, осуще­ствив ее стопорение от возможного проворачивания.

Запрессовка втулки в корпус может быть осуществлена молот­ком с использованием специальных оправок, на прессе (ручном винтовом или стационарном) или методом глубокого охлаждения (применяют, как правило, при установке тонкостенных втулок в корпус большой массы).

При запрессовке втулок в корпус неразъемного подшипника скольжения весьма важно обеспечить соосность втулки и отвер­стия в корпусе, для чего рекомендуется применять приспособления, обеспечивающие центрирование втулки относительно оси отверстия в корпусе (рис. 1).

Втулку 1 надевают на оправку 2, которая центрируется в стой­ке 3. При приложении усилия оправка 2 перемещается вместе со втулкой, которая запрессовывается в отверстие корпуса 4.

Для лучшего направления втулки в отверстие на направляющей поверхности должны быть предусмотрены фаски или направляю­щие пояски. Если посадка втулки в корпус осуществляется с боль­шим натягом, то для уменьшения сил трения при запрессовке при­меняют машинное масло.

Механизировать процесс запрессовки втулок в корпус можно, используя специальную установку (рис. 2). Эта стационарная установка монтируется на основании 12 и состоит из насосной станции 11, подъемника 9 с консольной стрелой 7, механизма подъема 8 и двух сменных силовых цилиндров. Силовой цилиндр 5 подключают к насосной станции гибким шлангом 6 и устанавлива­ют по оси отверстия корпусной детали, используя с этой целью механизм подъема 8. С помощью кулачков 13 цилиндр центрируют по отверстию, используя кольцевые риски планшайбы 3. Втулку, подлежащую за­прессовке, устанавливают на штоке 2 силового цилиндра и фиксируют ее положение при помощи закладной чеки 1 и гайки. После включения с кнопочного пульта 4 силового цилиндра 5 происходит запрессовка втулки. Для подключения установки к централизован­ной сети подачи сжатого воздуха служит кран 10.

Запрессовку втулок в корпус неразъемного подшипника сколь­жения можно совместить с последующей сборочной операцией — восстановлением номинальных размеров и формы отверстия во втулке. Для этого рекомендуется использовать специальное при­способление (рис. 3). На запрессовываемую в корпус 1 втулку 2 устанавливают прессующий элемент устройства — корпус 5 с гильзой 3, в окнах которой расположены шарики 4, при этом хво­стовик протяжки 6, проходя через отверстия втулки и корпуса, соединяется тягой 9 с захватным устройством протяжного станка. При сообщении протяжке осевого усилия ее коническая часть упирается в шарики, вызывая перемещение гильзы 3 до тех пор, пока гайка 8, установленная в корпусе 5 приспособления, не упрет­ся в корпус 1 базовой детали, вызвав относительное перемещение гильзы 3 в крайнее нижнее положение. При таком перемещении гильзы 3 шарики попадают в выточку в корпусе 5 приспособления, обеспечивая свободное перемещение протяжки вниз и обработку отверстия в запрессованной втулке до номи­нального размера. Момент окончания запрес­совки определяется положением гайки 8 на корпусе 5 приспособления, которое фиксиру­ется контргайкой 7.

После установки втулки в корпус с необхо­димым натягом следует принять меры по пре­дотвращению ее проворачивания в процессе работы механизма. С этой целью втулку до­полнительно закрепляют в корпусе с помо­щью винтов или штифтов, которые устанав­ливают или по торцевым поверхностям, или по поверхностям сопряжения (рис. 4).

Подготовка отверстий под винты или штифты производится после запрессовки втулки в отверстие кор­пуса, т, е. по месту, и зависит от выбранного способа стопорения: при закреплении втулки стопорным винтом во втулке сверлят сквозное отверстие (рис. 4, а); при стопорении штифтом по от­верстию в буртике втулки сверлят отверстие в корпусе, а штифт устанавливают с натягом, накернивая его (рис. 4, б); при закре­плении втулки винтом по отверстию в буртике (рис. 4, в) свер­лят отверстие в корпусе под резьбу, используя отверстие в бурти­ке в качестве кондуктора, затем рассверливают отверстие в бурти­ке и зенкуют его под головку установочного винта; при стопорении втулки в корпусе винтом или штифтом вдоль образующей или перпендикулярно ей (рис. 4, г, е) отверстие сверлят в корпусе и втулке одновременно таким образом, чтобы его ось совпадала с образующей втулки по ее наружному диаметру; при креплении втулки гладким стопором он удерживается в отверстии за счет по­садки (рис. 4, д), поэтому отверстие в этом случае сначала свер­лят, а затем развертывают.

При реализации всех описанных методов стопорящие детали не должны выступать из корпуса, а должны быть утоплены не ме­нее чем на 0,3 мм.

Для обеспечения нормальной работы неразъемного подшипни­ка скольжения необходимо тщательно проверить состояние его рабочей поверхности, так как наличие перекоса или повреждения рабочей части втулки ведет к неравномерному распределению масляного слоя и появлению местного сухого трения, результатом чего является неравномерная работа вала и его быстрое изнаши­вание.

От правильной установки подшипников зависит работа всего механизма в целом, поэтому основным требованием при сборке подшипниковых узлов с неразъемными подшипниками скольже­ния является обеспечение соосности всех подшипниковых опор, в которых будет установлен вал.

Если в механизме устанавливают несколько валов, то помимо соосности подшипников каждого вала необходимо обеспечить па­раллельность и перпендикулярность всех осей подшипников мно­гоопорных валов.

Конструкция и сборка разъемных подшипников скольжения.

Разъемные подшипники скольжения состоят из корпуса и крыш­ки, внутри которых установлены вкладыши из чугуна, бронзы или биметаллические.

Вкладыши могут быть тонкостенными, толстостенными и с нормальной толщиной стенки. Причем критерием отнесения вкла­дышей к тому или иному типу является не абсолютная толщина его стенки, а ее отношение к наружному диаметру вкладыша. Если это отношение более 0,065, вкладыш считают толстостенным, если менее 0,045 — тонкостенным. В том случае если это отношение находится в интервале между приведенными значениями, толщи­на стенки вкладыша считается нормальной.

При сборке разъемных подшипников скольжения тонкостен­ные вкладыши подбирают по гнездам в корпусе и крышке на при­легание «на краску» и устанавливают их с натягом. Плотность прилегания вкладыша к гнезду корпуса и крышки достигается за счет его пластического деформирования. После установки валов в подшипниковые опоры осуществляют приработку вкладыша к сопрягаемой поверхности вала, для чего в зазор подается смазка. Приработка начинается с малых частот вращения, которые посте­пенно доводят до номинального значения. В процессе приработки уменьшаются и сглаживаются микронеровности, а также упроч­няется поверхность вкладыша. В процессе приработки необходи­мо следить за температурой подшипника, которая не должна пре­вышать 60 °C.

Превышение температуры подшипника в процессе приработки свидетельствует о некачественной сборке или пригонке деталей узла или о неудовлетворительном поступлении смазки в зону тре­ния. В этом случае приработку следует приостановить, определить наличие дефектов сборки или пригонки и устранить их.

Толстостенные вкладыши обычно изготавливают из низкоугле­родистой стали, чугуна или бронзы и заливают баббитом. Толщи­ну слоя баббита выбирают в пределах до 0,01 внутреннего диаме­тра вкладыша, но в любом случае она не должна превышать 2 мм.

Марку баббита для заливки толстостенного вкладыша выбира­ют в зависимости от режима работы подшипника и его назначе­ния (табл. 1).

Сборка разъемных подшипников скольжения связана с выпол­нением пригоночных работ, которые ведут в два этапа — пригон­ка вкладыша к гнездам корпуса и крышки подшипника и пригонка посадочного места вкладыша по шейке вала.

Выполняется пригонка методом шабрения с контролем по пят­ну контакта «на краску», при этом число пятен контакта должно составлять не менее 5 на 1 см², располагаясь равномерно не менее чем на 75 % площади поверхности вкладыша.

Окончательно пригонка вкладыша осуществляется при уста­новленной на корпус крышке.

Для определения мест, которые необходимо пришабрить, про­изводят последовательно затягивание и отпускание гаек, крепя­щих крышку подшипника к корпусу всех подшипниковых опор, тарированным ключом с заданным усилием и проворачивают вал на 2 — 3 оборота. После этого производят окончательное пришабривание верхней и нижней половин вкладышей по следам, кото­рые остались после проворачивания вала.

Таблица 1. Технические характеристики баббитов и их назначение

Марка	Характеристика нагрузки	Давление, МПа	Окружная скорость, м/с	Область применения
Б88	Спокойная Ударная	20 15	50 50	При больших скоро­стях и высоких дина­мических нагрузках
Б83	Спокойная	15	50	При больших ско­ростях и средних нагрузках
Б83С	Ударная	15	50	Тоже
БН	Спокойная Ударная	10 7,6	30 30	При средних ско­ростях и средних нагрузках
Б16	Спокойная	10	30	В подшипниках, работающих без из­менения нагрузки
БС6	Ударная	15	—	В подшипниках автотракторных двигателей

Радиальные зазоры между валом и стенкой вкладыша проверя­ют, проворачивая вал при установленных между ним и верхней половиной вкладыша калиброванных латунных пластинах. Если по условиям работы требуются большие зазоры, их размер опре­деляют при проворачивании вала по степени деформации свинцо­вой проволоки, установленной между шейкой вала и вкладышем. Для регулирования радиального зазора в разъемных подшипниках скольжения предусмотрена установка прокладок между корпусом и крышкой, которые представляют собой набор пластин толщиной 0,05… 0,8 мм. Осевые зазоры в узлах с разъемными подшипниками скольжения, которые должны находится в пределах 0,1…0,8 мм, проверяют щупом или индикатором при предельных осевых перемещениях вала.

О качестве сборки подшипникового узла можно судить по ха­рактеру вращения вала. Если вал вращается с трудом, это указыва­ет на заниженные зазоры между шейкой вала и вкладышем.

Зазор между шейкой вала и вкладышем должен быть определенной величины, которая составляет примерно 0,001D + 0,05 мм, где D — диаметр шейки вала. Величину зазора между шейкой вала и вкладышем определяют при помощи шаблона, представляющего собой набор калиброванных латунных пластин, последовательно устанавливаемых в зазор. При установке в зазоре пластин, размер которых соответствует по величине его минимальному значению, вал должен легко проворачиваться. Когда величина устанавливае­мых в зазор пластин соответствует его максимальному значению, вал должен заклиниваться.

Сборка подшипника жидкостного трения.

Сборка подшипни­ков жидкостного трения, которые представляют собой разновидность подшипников скольжения — операция весьма ответствен­ная и должна осуществляться в специальном помещении. После проверки качества изготовления всех комплектующих деталей на соответствие требованиям чертежа и технических условий на сборку их промывают в масле и бензине, сушат и покрывают тонким слоем специального масла.

Подшипник жидкостного трения (рис. 5) состоит из двух основных деталей: конической массивной втулки 9 и вкладыша 8 с тонким слоем баббитовой заливки. Смазочный материал поступа­ет к сопрягаемым деталям подшипника через отверстие 7 и отводится через отверстие 12. При эксплуатации подшипника смазка захватывается втулкой 9, установленной на шейке вала и вращаю­щейся во вкладыше 8, и направляет в клиновой зазор между эти­ми втулками. Осевые усилия передаются через кольцо 5 (закрытое крышкой 4) на упорное кольцо 6. Втулка 9 крепится на валу шпон­кой 11 и кольцом 1, которое навинчивается на кольцо 2, состоя­щее из двух половин. Кольцо 2 вставляется в кольцевой паз и фиксируется штифтом 3. Для предохранения подшипника от за­грязнения устанавливают уплотнительные кольца 10. Подушку 15 подшипника фиксируют в станине 14 приливом 16 и эксцентри­ком 13, который поворачивается валиком 17, приводимым в дви­жение от рукоятки 18.

Сборку подшипника жидкостного трения (рис. 6) начинают с того, что подушку 2 располагают на стеллаже в вертикальном по­ложении и запрессовывают в нее штифт 3. Затем устанавливают в подушку 2 втулку-вкладыш 1 таким образом, чтобы паз на буртике втулки-цапфы 5 совместился со штифтом 3. После этого в подушку устанавливают втулку-цапфу 5 с полукольцами 4, используя при этом технологическую шайбу 6. Далее устанавливают упорное кольцо 9, навинчивая гайку 8 до упора, а затем гайку отпускают, обеспечивая осевой зазор. На заключительном этапе сборки уста­навливают крышку 10 с запрессованным в нее штифтом 7 так, что­бы штифт вошел в отверстие гайки 8, обеспечивая ее фиксирова­ние от самопроизвольного отвинчивания. Собранный узел поворачивают на 180° и крепят к задней крышке 11. После этого собранный подшипник устанавливают на вал (см. рис. 5), предварительно поместив в его паз шпонку 11, а в кольцевую выточку — резьбовое кольцо 2, положение которого зафиксировано штифтом 3. После установки подшипника проверяют равномерность при­легания уплотнительного кольца 10 и производят пробное прокру­чивание вала в подшипниках.

Контроль качества сборки подшипниковых узлов.

Основным критерием работоспособности подшипника скольжения является правильная установка подшипниковых опор, обеспечивающая их соосность. С этой целью при монтаже подшипниковых опор во время их предварительной установки применяют контрольный или макетный вал, относительно которого производится установка подшипниковых опор. Соосность подшипниковых опор можно проверить несколькими способами: эталонным валом; линейкой и щупом; струной и микрометрическим нутромером; оптическим методом.

Наиболее простой является проверка соосности при помощи эталонного вала, который при установке в подшипниковые опоры должен свободно проходить через все отверстия опор.

При контроле линейкой и щупом линейку прикладывают к стенкам вкладышей, а щупом контролируют зазор между линей­кой и вкладышем каждой из опор (этим способом может быть про­верена соосность подшипниковых опор, находящихся на расстоя­нии, не превышающем 2 м.

Контроль соосности подшипниковых опор, к которым не предъ­являют высоких требований, осуществляют при помощи натяну­той струны, которая служит геометрической осью проверяемых опор, и нутромера. Этот способ может быть использован как при вертикальном, так и при горизонтальном расположении подшипниковых опор.

Наибольшей точности контроля соосности подшипниковых опор удается добиться при использовании оптических методов с приме­нением специальных приборов — телескопа и коллиматора.

Для контроля точности сборки отдельно стоящих подшипнико­вых опор применяют метод измерения нагрузок под каждой из опор при помощи динамометров, которые устанавливают в лапах опор, и по их показаниям регулируют положение осей. Этот метод применяют при контроле крупногабаритных подшипников.

Весьма часто в конструкциях машин и механизмов встречают­ся составные валы, т. е. валы, состоящие из двух, трех и более ча­стей, В зависимости от конструкции механизма и требований, предъявляемых к точности взаимного расположения валов, при­меняют различные виды соединительных устройств — муфт. Основное назначение этих соединительных устройств — передача вращательного движения и крутящего момента без изменения его направления и величины.

Если в процессе работы валы должны быть постоянно соедине­ны, то применяют жесткие и подвижные соединительные муфты, а если необходимо разъединение валов — то сцепные; для предохра­нения механизмов от перегрузок применяют предохранительные муфты. Для передачи движения в одном направлении широко при­меняют обгонные муфты, которые обеспечивают прекращение пе­редачи вращательного движения при изменении его направления.

Конструкция жестких соединительных муфт.

Жесткие соеди­нительные муфты различных конструкций (неподвижные глухие, втулочные, продольно- и поперечно-свертные) обеспечивают со­единение валов с отклонением от соосности не более 0,05 мм.

Неподвижные глухие муфты (рис. 1, а) применяют в приво­дах, работающих с переменной скоростью или в режиме частого пуска.

Втулочные муфты служат для соединения соосных валов при передаче крутящих моментов до 12 500 Н-м. Эти муфты могут быть соединены с валом при помощи штифтов (рис. 1, б); при­зматических (рис. 1, в) и сегментных (рис. 1, г) шпонок и шли­цов (рис. 1, д).

Продольно-свертные муфты (рис. 1, е) применяют при со­единении гладких валов при передаче крутящих моментов до 12500 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт с плоскостью разъ­ема параллельной оси вала, соединение осуществляется при помо­щи болтов.

Поперечно-свертные муфты (рис. 1, ж) применяют для со­единения валов диаметром до 250 мм при передаваемом крутящем моменте до 40 000 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт с плоско­стью разъема, перпендикулярной оси вала, соединяемых между собой болтами.

Сборка жестких соединительных муфт.

Сборка жестких соеди­нительных муфт начинается с контроля взаимного расположения соединяемых валов и размеров посадочных мест на валах и муф­тах. После контроля соединяемых валов на них устанавливают соединительные муфты, фиксируя положение последних за счет штифтовых, шпоночных и шлицевых соединений, применяя в слу­чае необходимости стопорные винты (для шпоночных и шлицевых соединений). При установке свертных муфт (продольных и поперечных) их положение на валах фиксируется при помощи соеди­нения полумуфт болтами.

Конструкция подвижных соединительных муфт.

Подвижные соединительные (компенсирующие) муфты применяют в тех слу­чаях, когда необходима компенсация незначительного отклонения соединяемых валов от соосности. В зависимости от величины до­пускаемого отклонения соединяемых валов от соосности применяют подвижные соединительные муфты различной конструкции: зубчатые, цепные и крестовые.

Зубчатые муфты (рис. 2, а) состоят из двух полумуфт 2 с на­ружными зубьями, которые устанавливают на валах, фиксируя их положения при помощи шпоночного соединения. Зубья полумуфт находятся в зацеплении с внутренними зубьями двух обойм 1, ко­торые соединяются между собой болтами. Компенсирующая спо­собность зубчатых муфт определяется углом перекоса оси каждой полумуфты относительно обоймы и расстоянием между осями зубчатых венцов. Допускаемое смещение осей валов при соедине­нии зубчатыми муфтами приведено в табл. 1.

Таблица 1. Допускаемые смещения осей валов при соединении зубчатыми муфтами:

Диаметр вала, мм	Радиальное смещение, мм	Угловое смещение, рад	Диаметр вала, мм	Радиальное смещение, мм	Угловое смещение, рад
40	0,4	0,0004	220	2,1	0,0021
50	0,6	0,0006	250	2,6	0,0026
60	0,8	0,0008	280	2,7	0,0027
75	1,0	0,0010	320	2,9	0,0029
90	1,2	0,0012	360	3,4	0,0034
105	1,3	0.0013	400	3,7	0,0037
120	1,5	0,0015	450	4,1	0,0041
140	1,6	0,0016	500	4,6	0,0046
160	1,7	0,0017	560	4,7	0,0047
180	1,9	0,0019	560	4,7	0,0047

Цепные муфты (рис. 2, б) состоят из двух звездочек 3, кото­рые устанавливают на соединяемые валы при помощи шпонок, охватывающей цепи 4 и кожуха 5. Применяют эти муфты для со­единения валов диаметром 20… 140 мм при передаче крутящих мо­ментов до 8 000 Нм. Допускаемое смещение валов при соеди­нении этими муфтами: радиальное — 0,15…0,70 мм; угловое — 1 °. К недостаткам цепных муфт следует отнести наличие угловых за­зоров и мертвого хода, в результате чего они не могут применяться в реверсивных передачах, а также при больших динамических нагрузках.

Крестовые муфты допускают осевые, радиальные и угловые смещения соединяемых валов. Наибольшее распространение по­лучили кулачково-дисковые крестовые муфты и крестовые муфты со скользящим вкладышем.

Крестовые кулачково-дисковые муфты (рис. 2, в) предна­значены для соединения валов диаметром 16… 150 мм при переда­че крутящих моментов до 16000 Нм. Эти муфты допускают угло­вое смещение валов до 0,5° и радиальное — 0,6…3,6 мм в зависи­мости от диаметра вала. Муфта состоит из трех частей: двух полумуфт, установленных на валах, и расположенного между ними промежуточного диска. Рабочие поверхности полумуфт и диска тер­мически обработаны до твердости 46…50 HRC на глубину 2…3 мм. К достоинствам кулачковых муфт следует отнести способность компенсировать радиальное биение величиной до 0,04 диаметра вала. Недостатками этих муфт являются неудовлетворительная ра­бота даже при незначительных угловых смещениях; повышенное изнашивание рабочих поверхностей; значительные потери на тре­ние, что приводит к необходимости применения смазки.

Крестовые муфты со скользящим вкладышем (рис. 2, г) пред­назначены для соединения валов диаметром 15… 150 мм. Муфты допускают радиальное смещение осей соединяемых валов в пре­делах 0,4…2 мм и их перекос до 40′.

Сборка подвижных соединительных муфт.

Сборку подвижных соединительных муфт начинают с контроля деталей соединения. При выполнении контрольных операций проверяют соответствие отклонения соединяемых валов требованиям технических усло­вий, а также формы и размеров посадочных мест валов и полу­муфт требованиям чертежа. После этого оценивают визуально со­стояние соединительных элементов (зубьев обойм, полумуфт и звездочек, цепи, диска и вкладыша). Затем устанавливают на ва­лах полумуфты, используя, как правило, призматические шпонки и соединительные элементы, обеспечивающие передачу враща­тельного движения от одной полумуфты к другой. Положение по­лумуфт на валах фиксируют стопорными винтами. Заключитель­ным этапом сборки подвижных соединительных муфт является их проверка на радиальное биение.

Конструкция и сборка упругих соединительных муфт.

Упругие муфты применяют для уменьшения динамических нагрузок и предохранения соединяемых валов от резонансных колебаний. Эти муфты позволяют также компенсировать неточность взаимного положения соединяемых валов. К этому типу муфт относятся муф­ты втулочно-пальцевые; со звездочкой; с торообразной оболочкой; со змеевидной пружиной.

Упругие втулочно-пальцевые муфты (рис. 3, а) обеспечива­ют соединение валов диаметром 9… 160 мм, передающих крутя­щий момент до 16000 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт, в одной из которых установлены упругие кольца. Соединяют полу­муфты при помощи соединительных пальцев.

Сборку таких муфт начинают с контроля комплектующих дета­лей, проверяя размеры и форму посадочных мест на валах и по­лумуфтах 1 и 2 на соответствие требованиям чертежа. После этого в полумуфте 1 (с выточкой) сверлят и развертывают отверстия под соединительные пальцы 3. Затем соединяют полумуфты при помо­щи струбцин, ориентируя их взаимное положение по наружному диаметру.

Используя просверленные в полумуфте 1 отверстия в качестве кондуктора, сверлят отверстия в полумуфте 2. Далее следует уда­лить струбцины и рассверлить отверстия под упругие кольца в по­лумуфте 2. Закончив подготовительные операции приступают не­посредственно к сборке пальцевой муфты. Полумуфты устанавливают на соединяемые валы, используя призматические шпонки. Затем на соединительные пальцы 3 устанавливают упругие коль­ца 4 и компенсационное кольцо 6 и вводят их в подготовленные отверстия в полумуфтах 1 и 2. На резьбовые концы 7 со­единительных пальцев устанавливают шайбы и навертывают гай­ки 8, затягивая их и производя стопорение от возможного само­произвольного отвинчивания. Заключительным этапом сборочной операции является проверка собранной муфты на радиальное и осевое биение.

Упругие муфты со звездочкой (рис. 3, б) состоят из двух по­лумуфт с торцевыми кулачками трапецеидального сечения и рези­новой звездочки, устанавливаемой между ними. Такие муфты до­пускают максимальное радиальное смещение валов в пределах 0,1 …0,4 мм и угловое — 1… 1,5°.

Сборку этих муфт также начинают с контроля посадочных мест и установки полумуфт на валах с использованием шпоночного соединения. После чего устанавливают звездочку так, чтобы ее лучи вошли в пазы между полумуфтами. Фиксирование взаимного по­ложения полумуфт осуществляется стопорными винтами.

Упругие муфты с торообразной оболочкой (рис. 3, в) состо­ят из двух полумуфт, упругой оболочки, имеющей форму автомо­бильной шины, и двух колец, обеспечивающих крепление оболоч­ки к полумуфтам. Эти муфты допускают максимальное осевое смещение валов в пределах 1… 11 мм и угловое — 2…6°.

Сборка таких муфт также начинается с контроля комплектую­щих деталей. После проведения контрольных измерений на полу­муфты устанавливают крепежные кольца, вводя в их отверстия установочные болты. Затем полумуфты устанавливают на валах, используя шпоночные соединения. Соединение полумуфт осу­ществляют при помощи торообразной оболочки, которую устанав­ливают на полумуфты и закрепляют при помощи крепежных бол­тов.

Упругие муфты со змеевидной пружиной (рис. 3, г) состоят из двух полумуфт с зубьями специальной формы, между которы­ми помещается изогнутая пружина, разделенная на несколько ча­стей. Зубья и пружина снаружи закрываются кожухом, состоящим из двух половин, соединяемых между собой болтами. Кожух слу­жит резервуаром для смазки и защищает муфту от загрязнения.

Сборка таких муфт начинается с контроля геометрических раз­меров и формы посадочных мест на валах и полумуфтах. После проведения контрольных операций на полумуфтах устанавливают кожухи, а полумуфты в сборе устанавливают на соединяемые валы, используя шпоночные соединения. Затем между зубьями полумуфт размещают отрезки змеевидной пружины и вводят сма­зочное масло. После этого составные части кожуха соединяют и скрепляют между собой болтами. Положение полумуфт на валах фиксируют стопорными винтами.

Конструкция и сборка обгонных муфт.

Обгонные муфты (рис. 4) передают вращение за счет сил трения, возникающих при заклинивании роликов между обоймой и звездочкой при оди­наковом направлении вращения и их размыкании при реверсив­ном движении.

Фрикционная обгонная муфта с роликами состоит из обоймы 5, имеющей цилиндрическую гладкую внутреннюю поверхность, ро­ликов 3, втулки 1 с пружиной 2, ограничивающей движение роли­ков, и звездочки 4.

Полости между внутренней цилиндрической поверхностью обоймы и внешней поверхностью звездочки суживаются в одном направлении, поэтому находящиеся в этих полостях ролики при вращательном движении звездочки на ведущем валу выталкива­ются в суживающуюся часть полости и заклиниваются, т.е. их поверхности входят в прочный фрикционный контакт с поверхно­стью обоймы. В итоге обойма начинает вращаться в направлении вращения звездочки. В свою очередь обойма соединена с ведомым валом механизма, например при помощи шпонки. При изменении направления вращения ведущего вала ролики откатываются в ши­рокую часть полости, и их контакт с внутренней поверхностью обоймы ослабевает настолько, что происходит размыкание обой­мы и звездочки, т.е. передача вращательного движения звездочки на обойму прекращается.

Сборку фрикционной обгонной муфты после контроля параме­тров входящих в нее деталей начинают с запрессовки в отверстия звездочки 4 втулок 1 с последующим их развертыванием для вос­становления номинальных геометрических размеров и формы (за­прессовка производится только при сборке звездочек, у которых внутренний диаметр обоймы 5 составляет 80 или 100 мм). После напрессовывания втулок на ступицу звездочки устанавливают одну из ограничительных щек 8, фиксируя ее положение стопорным кольцом 7. Собранную звездочку устанавливают в обойму 5, размещая в ее отверстиях толкатели с пружинами. Далее на пол­ках звездочки, установленной в обойму, размещают ролики и устанавливают вторую ограничительную щеку 8, положение кото­рой фиксируется стопорным кольцом 7. На последнем этапе со­бранную муфту устанавливают на соединяемых валах, используя, как правило, шпоночное соединение.

Конструкция и сборка самоустанавливающихся угловых муфт.

Самоустанавливающиеся (карданные) угловые муфты (рис. 5) применяют для соединения валов, расположенных под углом. Ра­ботают они следующим образом. Вращение от ведущего вала 5 че­рез ведущую вилку 4 передается на шарнирно связанную с ней крестовину 3. Крестовина имеет две цапфы, расположенные под углом 90° . С цапфами соединяется ведомая вилка 2, жестко связан­ная с ведомым валом 1. При работе муфты обе вилки и крестовина меняют свое положение, наклоняясь то в одну, то в другую сторо­ну. При этом ведомый вал 1 при одной жесткой муфте будет вра­щаться неравномерно. Для того чтобы избежать неравномерного вращения вала, необходимо установить две такие муфты (рис. 6). Систему их двух угловых муфт называют карданной передачей.

Сборку карданной передачи (см. рис. 6) начинают с установ­ки на карданный вал 4 фланцев 3 и 5, один из которых (фланец 3) жестко закрепляют на валу, а второй (фланец 5) может иметь осе­вое смещение вдоль вала. После установки фланцев на них жестко закрепляют вилки 2 и 6 болтами. Так как болты этого соединения передают крутящий момент, то они должны входить в отверстия фланцев и крестовин плотно и быть прочно затянуты гайками и зашплинтованы.

На следующем этапе сборочного процесса в крестовинах 1 и 7 устанавливают масленку 8 и предохранительный клапан в виде прокладки, ограничивающей давление масла, подаваемого внутрь крестовины. Далее на цапфы крестовин 1 и 7 напрессовывают сальниковые уплотнения и опорные кольца и устанавливают крестовины в сборе в вилках 2 и 6, закрывая крышками, закрепляе­мыми винтами.

Конструкция и сборка валов с шаровыми цапфами.

Соедине­ние составных валов шаровыми цапфами используется в тех слу­чаях, когда их оси значительно смещены и имеют большой пере­кос. Такое соединение валов осуществляется следующим образом (рис. 7), Кольца 1, закрепленные штифтами на шаровых цап­фах 2, помещают в диаметральных пазах ведущей и ведомой вту­лок 6. Каждая из цапф имеет возможность поворачиваться в двух плоскостях, что компенсирует несовпадение осей ведущего и ве­домого валов.

Сборка такого соединения начинается с установки на шейках валов переходных втулок 6 с диаметральными пазами. Затем в со­единительный валик 5 запрессовывают неподвижную шаровую цапфу 2, которую закрепляют штифтами. После этого в отверстие соединительного валика 5 вводят пружину 4 и устанавливают под­вижную цапфу, укрепляя ее штифтом 3. На обеих цапфах устанав­ливают кольца 1 и закрепляют их штифтами (оба кольца должны находиться в одной плоскости). Затем цапфы 2 с кольцами 1 уста­навливают в диаметральных пазах втулок 6, закрепленных на со­единяемых валах. После завершения сборки передачи проверяют зазор между торцами колец 1 и стенками пазов на втулках 6 (он должен быть не более 0,2 мм).

Конструкция и сборка гибких валов.

Гибкие валы применяют для передачи движения между составными валами, положение ко­торых в процессе эксплуатации изменяется. Гибкий вал состоит из собственно вала, свитого из нескольких слоев проволоки, заклю­ченного в защитную оболочку, и арматуры на его концах для при­соединения к приводу и рабочему органу. В зависимости от вели­чины нагрузки на гибкий вал различают нормальные и усиленные валы. Нормальный вал состоит из нескольких слоев проволоки, навитых прядями по 3—4 шт. Усиленный вал помимо слоев прово­локи снабжен стальным сердечником диаметром 0,4…0,5 мм. Кроме того, слои проволоки на сердечнике навиты прядями по 2—12 шт. Число слоев проволоки зависит от крутящего момента. В зависи­мости от направления навивки верхнего слоя различают правые и левые гибкие валы. У валов правого вращения — левая навивка, и наоборот.

Оболочка гибкого вала представляет собой гибкий рукав, вы­полненный из стальной оцинкованной ленты с хлопчатобумаж­ным уплотнением и внутренней спиралью из стальной сплющен­ной проволоки. Оболочка должна свободно надеваться на вал, за­щищая его от загрязнения и удерживая смазку.

Сборку составных валов с использованием гибкого вала (рис. 8) начинают с установки на его конце оболочки 2, соединяя их пая­нием твердым припоем. Затем на корпусе привода устанавливают кронштейн 4, к которому крепят хомутик 6 при помощи болта 5. После этого на валу привода устанавливают, используя шпоночное соединение, муфту 3 и соединяют ее с оболочкой 2 гибкого вала 1.

Конструкция и сборка сцепных соединительных муфт.

Для со­единения валов как на ходу, так и во время остановки, когда требу­ются частые пуски и остановы, применяют сцепные муфты. К этому типу муфт относятся кулачковые, зубчатые и фрикционные муфты.

Кулачковые муфты (рис. 9, а) допускают включение только в неподвижном состоянии при определенных положениях одного из соединяемых валов относительно другого.

Сборку таких валов начинают с контроля их взаимного распо­ложения и соответствия размеров и формы посадочных мест на валах 1 ив полумуфтах 2 и 3 требованиям чертежа, после чего осу­ществляют пригонку кулачков полумуфт. Затем производят уста­новку полумуфт на валах, используя призматическую шпонку 7 для неподвижной полумуфты и направляющую 6 — для подвижной. Положение неподвижной полумуфты 2 фиксируют на валу с помощью стопорного кольца или стопорного винта (на рисунке не показаны). После установки полумуфт на валах осуществляют пригонку сухаря 4 рычага к пазу подвижной полумуфты 3 и соединяют полумуфту с сухарем. В заключении проверяют сцепляемость полумуфт, перемещая подвижную полумуфту в направле­нии неподвижной при помощи рычага 5.

Зубчатая муфта (рис. 9, б) состоит из двух полумуфт, представляющих собой зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением. Одна полумуфта (правая) имеет наружные зубья и может перемещаться вдоль вала. На втором валу устанавливают полумуфту с внутренними зубьями (левую), которая крепится неподвижно. Такое положение полумуфт обеспечивает сцепление и расцепление соединяемых валов. Последовательность сборки таких полумуфт на валах такая же, как и кулачковых муфт.

Дисковые фрикционные муфты (рис. 9, в) применяют для уменьшения воздействия на валы ударных нагрузок, возникаю­щих при эксплуатации машин и оборудования. Эти муфты обеспе­чивают передачу движения за счет сил трения.

Сборку таких муфт начинают с контроля взаимного располо­жения соединяемых валов и геометрических размеров и формы посадочных мест на валах и в отверстиях полумуфт требованиям чертежа. После выполнения контрольных операций переходят к установке ведущей 9 и ведомой 1 полумуфт на валы, используя для этого шпоночные соединения с призматическими шпонками. По­сле установки полумуфт их проверяют на осевое и радиальное биение и вводят ведомый вал с установленной на нем полумуфтой в корпус ведущей полумуфты. Затем поочередно устанавливают ведущие 2 и ведомые 3 диски, заканчивая процесс установкой на­жимного диска 4. После монтажа дисков переходят к сборке регу­лировочной гайки 5, для этого в ее прорезях устанавливают на­жимные рычаги 8 на осях, которые после установки рычагов накернивают, чтобы избежать их самопроизвольного выпадения. Гайку в сборе устанавливают на ведомой полумуфте и затягивают до отказа, после чего ее постепенно отпускают так, чтобы обеспе­чить необходимый суммарный зазор между фрикционными дис­ками. Затем в отверстие гайки вводят фиксатор 6 так, чтобы он одновременно вошел в отверстие нажимного диска. В заключении на ведомый вал устанавливают скользящую (нажимную) втулку 7 механизма включения и регулируют ее положение для обеспече­ния передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому.

Конструкция и сборка предохранительных муфт.

Предохрани­тельные муфты подразделяются на разрушаемые и неразрушаемые и предназначены для предохранения машин и механизмов от перегрузок. К предохранительным муфтам с неразрушающимися элементами относятся кулачковые, шариковые и дисковые. В этих конструкциях одна из полумуфт устанавливается на вал непод­вижно, а вторая имеет некоторое осевое смещение. Усилие при­жатия полумуфт создается пружинами и регулируется при помо­щи гаек. Когда передаваемое усилие превышает усилие, на кото­рое отрегулирована пружина, подвижная полумуфта перемещается вдоль одного из соединяемых валов и передача движения прекра­щается.

У муфт с разрушающимися соединительными элементами, на­пример штифтом, если величина передаваемого крутящего мо­мента превысит допускаемую, происходит разрушение соедини­тельного элемента и передача движения прекращается.

Предохранительная дисковая фрикционная муфта (рис. 10) предназначена для отключения вращения ведомого вала при воз­никновении перегрузок. Сборку таких муфт начинают с контроля формы и размеров посадочных мест вала и полумуфт требовани­ям чертежа, после чего ведомую и ведущую полумуфты устанав­ливают на вал, используя для этого шпоночные соединения, и про­веряют установленные полумуфты на осевое и радиальное биение. Затем производят установку фрикционных дисков поочередно в ведомую и ведущую полумуфты. После монтажа фрикционных дисков на ведомую полумуфту устанавливают нажимной 3 и регулировочный 5 диски, размещая между ними пружины 4. На за­ключительном этапе сборки на ведомую полумуфту устанавливают регулировочную гайку 6 и затягивают ее с усилием, указанным в технических условиях. Для проверки качества сборки прикладывают к ведущей полумуфте крутящий момент больший номиналь­ного на величину, указанную в технических условиях (при этом ведомая полумуфта должна оставаться неподвижной).

Для соединения ступицы с валом вместо шпонок часто исполь­зуют выступы на валу, входящие в соответствующие пазы в ступи­це. Такие выступы и пазы называют шлицами, а соединение — шлицевым. По сравнению со шпоночными соединениями шлице­вые соединения обладают рядом преимуществ:

• обеспечивают передачу больших крутящих моментов благодаря значительной поверхности контакта соединя­емых деталей и равномерному распределению давления по этой поверхности;
• более точно центрируют ступицу на валу;
• обеспечивают лучшее направление при перемещении ступицы по валу;
• обеспечивают большую прочность вала при одном и том же наружном диаметре.

Типы шлицевых соединений.

В зависимости от профиля зубьев различают шлицевые соединения с прямобочными (рис. 1, а), эвольвентными (рис. 1, б) и треугольными (рис. 1, в) шлицами.

Прямобочные шлицевые соединения получили наиболее ши­рокое распростанение. Соосность вала и втулки (центрирование) в этом соединении осуществляется по наружному и внутреннему диаметрам и по боковым граням. Каждый из этих методов центри­рования имеет свои достоинства и недостатки.

При центрировании по наружному диаметру (рис. 2, а) по­садочными поверхностям являются наружная и боковые поверхности шлицов, по внутреннему диаметру шлицов имеется зазор. Вал по наружному диаметру шлифуется, пазы во втулках протяги­ваются. Применяют этот метод центрирования в тех случаях, ког­да наружная деталь не обрабатывается термически. При центрировании по внутреннему диаметру (рис. 2, б) по­садочные поверхности — внутренняя цилиндрическая и боковые поверхности шлицов, по наружному диаметру шлицов имеется зазор. У вала шлифуется впадина и боковые поверхности шлицов. У охватывающей детали шлифуют внутренний диаметр. Применя­ют для соединений, детали которых подвергаются термической обработке.

При центрировании по боковым граням (рис. 2, в) зазоры имеются по наружному и внутреннему диаметрам шлицов. При­меняют при большом количестве шлицов в тяжело нагруженных соединениях. Центрирование деталей в соединении хуже, чем в предыдущих случаях.

Эвольвентное шлицевое соединение применяют с центриро­ванием по боковым поверхностям шлицов и наружному диаметру. К преимуществам эвольвентного шлицевого соединения по срав­нению с прямобочными соединениями относятся более высокая прочность шлицов и их более простое и дешевое изготовление. Однако, в связи с тем что протяжки для обработки шлицевых от­верстий в ступице дороги, эти соединения имеют ограниченное применение.

Треугольное шлицевое соединение используется для передачи небольших крутящих моментов, его центрируют только по боко­вым поверхностям шлицов.

Входной контроль деталей шлицевого соединения.

Перед сбор­кой детали шлицевого соединения подвергают контролю: прове­ряют визуально детали шлицевого соединения на наличие зади­ров, дробления или заусенцев; определяют соответствие параме­тров шлицов и пазов под них требованиям технических условий, используя инструментальные методы контроля.

Положение шлицов и пазов относительно центрирующего диа­метра (рис. 3, а) проверяют, вводя измерительную ножку инди­катора 2 в контакт с боковой поверхностью шлица вала 1, установ­ленного в центрах (стрелку отсчетного устройства индикатора устанавливают в нулевое положение). Затем вал поворачивают на 180°, а измерительную ножку индикатора приводят в соприкосно­вение с боковой поверхностью шлица, расположенного на противоположной первому шлицу стороне вала. По разности показаний отсчетного устройства индикатора определяют величину смещения оси шлица относительно оси центрирующего диаметра. При этом методе измерения не учитывается отклонение толщины шли­ца, шага и профиля от номинальных значений.

Определить смещение оси шлица относительно центрирующе­го диаметра можно, используя специальное приспособление 4 (рис. 3, б), которое устанавливают опорными поверхностями на боковые поверхности шлицов, а измерительным наконечником 3 на центрирующий диаметр. В процессе измерения вал, закрепленный в центрах, поворачивают и отсчетное устройство индикато­ра 2 показывает величину отклонения проверяемого параметра.

Наиболее точно определить величину смещения оси шлица от­носительно центрирующего диаметра можно по схеме, показан­ной на рис. 3, в. При использовании этой схемы измерения шлицевой вал 1 устанавливают в центрах делительной головки. Индикатор 2 предварительно настраивают на номинальный раз­мер при помощи блока концевых мер длины 5. Затем устанавлива­ют деталь по индикатору так, чтобы боковая поверхность шлица была параллельна плоскости плиты, после этого индикатор пере­носят на другую сторону, а деталь поворачивают на 180°. Полураз­ность показаний будет равна величине смещения оси шлица от­носительно оси вала.

Эксцентричность диаметров шлицевых деталей определяют так, как это показано на схеме, приведенной на рис. 3, г, а шли­цевых отверстий — специальным шаблоном (рис. 3, д).

Сборка шлицевых соединений.

Шлицевые соединения, в кото­рых сопряжение деталей осуществляется посадками с натягом или переходными посадками, собирают с использованием специаль­ных оправок и приспособлений для напрессовки охватывающей детали на вал. Наиболее рациональным при этом является исполь­зование пресса.

Сборка шлицевого соединения ударным методом, т.е. при по­мощи молотка, не допускается, так как может привести к перекосу охватывающей детали на валу вследствие неравномерности нане­сения ударов.

Если посадка охватывающей детали на вал осуществляется со значительными натягами, то рекомендуется эту деталь нагреть до температуры 80… 120 °C (например, в масляной ванне).

После установки охватывающей детали на валу рекомендуется проверить ее осевое и радиальное биение. С этой целью вал с охватывающей деталью закрепляют в центрах, а величину биения определяют при помощи индикатора часового типа, установленно­го на стойке.

Подвижные шлицевые соединения проверяют на легкость пе­ремещения охватывающей детали относительно вала и наличие качки этой детали на валу. Если соединение собрано правильно, то охватывающая деталь перемещается вдоль вала легко, плавно, без заедания.

Шпоночные соединения образуются шпонкой — металличе­ским стержнем, находящимся одновременно в пазах вала и уста­навливаемой на него детали (ступицы). Шпонки служат для пере­дачи крутящего момента от вала к ступице или, наоборот, от сту­пицы к валу. Кроме того, шпонки обеспечивают фиксацию ступицы на валу в осевом положении. По условиям эксплуатации шпоноч­ные соединения подразделяются на напряженные и ненапряжен­ные. Напряженными называют соединения, в которых при отсут­ствии внешних сил и моментов постоянно действуют внутренние силы упругости, возникающие в результате предварительного за­тягивания.

В зависимости от конструкции различают шпоночные соедине­ния с призматическими, сегментными, направляющими, скользя­щими и клиновыми шпонками, каждое из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение, про­тивоположные грани у них параллельны. Работают эти шпонки боковыми сторонами. Призматические шпонки изготавливаются в двух исполнениях: с закругленными и плоскими торцами. Соеди­нение шпонки с валом неподвижное напряженное. В паз ступицы шпонка входит с зазором.

Сегментные шпонки подобно призматическим работают бо­ковыми гранями. При необходимости по длине вала могут уста­навливаться две, а иногда и три шпонки. К достоинствам сегмент­ных шпонок относится простота изготовления как самих шпонок, так и пазов под них, к недостаткам — необходимость изготовления глубоких пазов в валах, что снижает прочность последних. В связи с этим сегментные шпонки применяют только для передачи срав­нительно небольших моментов.

Направляющие шпонки применяют в тех случаях, когда сту­пица должна иметь возможность перемещаться вдоль вала. Такие шпонки крепят к валу при помощи винтов. Для крепления шпонки к валу в ней выполняют два отверстия, имеющих углубления под головки винтов. Еще одно отверстие выполняется в шпонке для подвода смазки. Соединение шпонки с пазом вала неподвижное плотное, а с пазом ступицы — свободное с зазором,

Скользящие шпонки применяют вместо направляющих в тех случаях, когда требуется значительное перемещение ступицы вдоль вала. Шпонка имеет цапфу, которая входит в отверстие, вы­полненное в ступице, перемещаемой вдоль вала. При изменении положения ступицы на валу шпонка перемещается вместе со ступицей по пазу вала.

Клиновые шпонки в совокупности с валом и ступицей образу­ют напряженное соединение. Они представляют собой клин пря­моугольного сечения с уклоном 1:100, Работают такие шпонки широкими гранями и обеспечивают неподвижное крепление дета­ли на валу. Клиновые шпонки плохо центрируются, поэтому применяются только для неответственных тихоходных передач.

При сборке шпоночного соединения большое значением имеет строгое соблюдение посадок в соединении шпонки с валом и сту­пицей. Одной из основных причин неправильного распределения нагрузки и смятия шпонки является увеличение зазора в соедине­нии. К смятию может также привести неправильное расположение паза на валу нередко наблюдается и перекос осей пазов относительно оси вала, что значительно затрудняет сборку шпоночного соединения и вызывает перекос охватывающей детали на валу.

Входной контроль шпоночных пазов.

Прежде чем приступить к сборке шпоночных соединений, особенно ответственных, необ­ходимо произвести контроль размеров шпоночного паза на валу и его расположения относительно оси вала.

Контроль глубины паза (рис. 1, а) осуществляется при помо­щи шаблона и щупа.

Проверку положения боковых сторон шпоночного паза отно­сительно его оси осуществляют при помощи клиновых плиток (рис. 1, б), которые укладывают в паз, а затем щупом контроли­руют зазоры в точках I и II. При отсутствии перекоса боковых сте­нок паза зазор должен быть одинаковым.

Отклонение от параллельности стенок шпоночного паза отно­сительно оси вала может быть определен индикаторным прибором (рис. 1, в). При отсутствии отклонения от параллельности по­казания индикатора на одном и другом конце паза должны быть одинаковы.

Сборка шпоночного соединения.

Сборку шпоночного соедине­ния начинают с пригонки шпонки по пазу вала, предварительно притупив острые кромки пазов и шпонок. После пригонки шпон­ку устанавливают в пазу вала, обеспечивая указанную на чертеже посадку. Поскольку, в большинстве случаев, шпонка устанавлива­ется в пазу вала по посадке с натягом, то для ее установки следует использовать медный молоток, струбцину или пресс.

При установке направляющих шпонок следует, используя от­верстия под винты, выполненные в шпонке, в качестве кондуктора просверлить отверстия в пазу вала и нарезать в них резьбу для крепежных винтов и после этого закрепить шпонку в пазу вала.

После установки шпонки в паз вала необходимо проверить вы­соту выступающей части при помощи микрометрической головки и мостика (рис. 2, а). В тех случаях когда на валу устанавливают несколько шпонок, их взаимное положение проверяют так, как это показано на рис. 2, б). На шпонки устанавливают приспособление с раздвижными ножками 2, снабженными цилиндрически­ми валиками 3, и фиксируют положение ножек винтом 4. По по­казаниям индикатора часового типа 1 при перемещении приспо­собления вдоль оси вала по поверхностям шпонок определяют взаимное положение последних (при перемещении приспособле­ния показания индикатора не должны изменяться, т.е, стрелка отсчетного устройства должна оставаться неподвижной).

Таблица 1. Типичные дефекты при выполнении пригоночных работ

Дефект	Причина	Способ предупреждения или исправления
Ступица устанавли­вается на вал слиш­ком туго	Мала ширина паза ступицы или его глубина	Пригнать более точно паз по шпонке
Для установки шпонки в паз вала требуется слишком большое усилие	Плохо пригнана шпонка	Повторить пригонку шпонки по пазу вала
Шпонка не удержи­вается на валу	Снят слишком боль­шой слой материала с поверхности шпонки	Заменить шпонку и вновь пригнать ее по пазу вала

Сборка соединений со скользящими шпонками начинается с пригонки шпонки по пазу ступицы и ее установки в этом пазу, по­сле чего осуществляется пригонка паза вала по шпонке. После сборки при перемещении ступицы не должно наблюдаться ее ка­чания относительно вала.

В процессе выполнения пригоночных работ при сборке шпо­ночных соединений могут появиться различные дефекты, причи­ны появления которых и способы предупреждения приведены в табл. 1.