Три типа соединения валов для косозубых передач
А косозубая передача соединен со своим валом одним из трех механизмов, каждый из которых подходит для различного диапазона крутящего момента и частоты сборки:
Прямоугольная стальная шпонка устанавливается в соответствующие пазы как в валу, так и в самой шпонке. косозубая передача Отверстие, передающее крутящий момент через зону среза шпонки. Допуск отверстия H7 (зазор) — шестерню можно надевать и снимать с вала вручную или легким нажатием. Подходит для шестерен, требующих периодического снятия для технического обслуживания. Это стандартное соединение для промышленного применения. косозубые шестерни в M3–M32.
Допуск на диаметр отверстия P7 или R7 — косозубая передача Запрессовывается или затягивается на вал с радиальным натягом 0,01–0,05 мм. Крутящий момент передается за счет трения в месте соприкосновения вала и отверстия; шпонка не используется. Преимущества: отсутствие концентрации напряжений в шпоночном пазу; доступность всей площади отверстия для приложения крутящего момента; отсутствие фреттинга в месте контакта со шпонкой. Недостатки: для установки и снятия требуется гидравлический пресс или нагрев. Используется для постоянных соединений с высоким крутящим моментом в тяжелой промышленности.
Эвольвентная шлицевая муфта (DIN 5480) со множеством мелких зубьев по периметру отверстия распределяет крутящий момент по большой площади контакта, что позволяет использовать гораздо больший крутящий момент, чем с одной шпонкой при том же диаметре вала, при этом обеспечивая легкую разборку. Используется для высокомоментных соединений карданных валов транспортных средств, редукторов кранов и любых других применений, где требуется косозубая передача Необходимо многократно снимать и устанавливать обратно без специального оборудования.
Размеры параллельного шпоночного шпоночного соединения DIN 6885-1 — справочная таблица
Стандарт DIN 6885, часть 1, определяет стандартные размеры параллельной шпонки (Passfeder) для заданного диаметра вала. Ширина шпонки b и высота h выбираются из стандартной таблицы на основе диаметра вала в точке соединения. косозубая передача диаметр отверстия:
| Диапазон диаметров вала (мм) | Ширина ключа b (мм) | Высота ключа h (мм) | Глубина в валу t₁ (мм) | Глубина в ступице t₂ (мм) |
|---|---|---|---|---|
| 17–22 | 6 | 6 | 3.5 | 2.8 |
| 22–30 | 8 | 7 | 4.0 | 3.3 |
| 30–38 | 10 | 8 | 5.0 | 3.3 |
| 38–44 | 12 | 8 | 5.0 | 3.3 |
| 44–50 | 14 | 9 | 5.5 | 3.8 |
| 50–58 | 16 | 10 | 6.0 | 4.3 |
| 58–65 | 18 | 11 | 7.0 | 4.4 |
| 65–75 | 20 | 12 | 7.5 | 4.9 |
| 75–85 | 22 | 14 | 9.0 | 5.4 |
| 85–95 | 25 | 14 | 9.0 | 5.4 |
| 95–110 | 28 | 16 | 10.0 | 6.4 |
| 110–130 | 32 | 18 | 11.0 | 7.4 |
| 130–150 | 36 | 20 | 12.0 | 8.4 |
| 150–170 | 40 | 22 | 13.0 | 9.4 |
Источник: DIN 6885-1:2019 (Форма А, шпонка с плоской вершиной, закругленные концы). t₁ = глубина шпоночного паза в валу, t₂ = глубина шпоночного паза в ступице (косозубая передача отверстие). Высота шпонки h выступает в пазы как вала, так и ступицы; общая глубина зацепления = t₁ + t₂ ≈ h с небольшим зазором в верхней части шпонки.
Выбор допуска на диаметр отверстия — объяснение H7, K7 и P7.
Соединение вала с косозубыми шестернями — допуск на отверстие (зазор H7, переход K7 или натяг P7) определяет способ сборки и крутящий момент на стыке отверстия и вала. В соединениях с зазором H7 крутящий момент передается шпонкой DIN 6885-1; в соединениях с натягом крутящий момент передается за счет трения без использования шпонки.
| Допуск на диаметр отверстия (ISO 286-1) | Тип посадки | Зазор или помеха при ⌀50 мм | Метод сборки | Укажите, когда |
|---|---|---|---|---|
| H7 | Зазор (с валом h6) | зазор +0,000 / +0,025 мм | Нажатие рукой или легким молотком; ключ передает крутящий момент. | Стандартный съемный косозубая передача; ключ необходим для измерения крутящего момента |
| К7 | Переходник (с валом k6) | −0,002 / +0,023 мм (переход) | Легкое нажатие; ключ усиливает крутящий момент. | Сниженный риск вибрации/фрикционного износа по сравнению с H7; умеренная частота разборки. |
| М7 | Переход / световые помехи | −0,009 / +0,016 мм | Пресс (предпочтительно гидравлический) | Редкое снятие; лучшее удержание крутящего момента, чем у H7+ключ, при реверсировании нагрузки. |
| П7 | Помехи | помеха −0,026 / −0,001 мм | Гидравлический пресс (10–30 тонн); или нагрев шестерни до 150–200 °C. | Постоянное или редкое в использовании соединение; высокие реверсивные нагрузки; при умеренном крутящем моменте ключ не требуется. |
| H6 | Точный зазор | +0,000 / +0,016 мм (плотнее, чем H7) | Индивидуальный подбор размера — необходимо подобрать подходящий по размеру вал. | Точное индексирование или выравнивание; сервоприводы, где соосность имеет решающее значение. |
Минимальная толщина стенки — от диаметра скважины до корневого кольца.
Толщина стенки между косозубая передача Диаметр отверстия и окружность основания зуба должны быть достаточными, чтобы предотвратить растрескивание в основании зуба во время термообработки (термические градиенты в тонких участках вызывают остаточные напряжения, которые могут привести к закалочному растрескиванию) и предотвратить деформацию поверхности ступицы под контактным давлением запрессованного соединения:
Минимальная толщина стенки: t_wall ≥ 2,5 × Mn (корейский стандарт Ever-Power для цементированных шестерен).
t_wall ≥ 2,0 × Mn (минимум для зубчатых передач QT при умеренной нагрузке)
Проверка стены:
Диаметр корневого круга d_f = Mn × (z − 2,5) / cos β (стандартный дедендум 1,25 × Mn)
Максимальный диаметр отверстия d_bore_max = d_f − 2 × t_wall_min
Пример: M8, z=30, β=20°, цементированный:
d_f = 8 × (30 − 2,5) / cos20° = 8 × 27,5 / 0,9397 = 234,1 мм
t_wall_min = 2,5 × 8 = 20 мм
d_bore_max = 234,1 − 2 × 20 = 194,1 мм
В данном экземпляре диаметр канала ствола превышает 194 мм. косозубая передача Это нарушило бы минимальную толщину стенки и создало бы риск образования трещин при закалке во время цементации или деформации поверхности ступицы при запрессовке. Компания Korea Ever-Power проверяет ограничение по толщине стенки на этапе проверки чертежа и отмечает любую комбинацию отверстия и модуля, нарушающую минимальное значение, до начала производства.
Двойной шпоночный паз — для очень высокого крутящего момента на зубчатых передачах с большим модулем.
Когда требуемый крутящий момент превышает возможности одной шпонки DIN 6885-1 при заданном диаметре вала, две шпонки, расположенные диаметрально противоположно (на расстоянии 180° друг от друга), удваивают общую площадь контакта шпонки и вдвое уменьшают касательное напряжение на шпонку. Двойные шпоночные пазы являются стандартными для косозубые шестерни При диаметре вала более 150 мм в высокомоментных приводах два шпоночных паза должны быть расположены точно под углом 180° — это должно быть измерено и проверено с помощью КИМ после обработки. Угловая погрешность между двумя шпоночными пазами, превышающая ±0,1°, создает неравномерную нагрузку на шпонку, что фактически снижает допустимый крутящий момент для двух шпонок примерно в 1,6 раза, а не в 2 раза по сравнению с одним шпоночным пазом.
Шлицевое соединение DIN 5480 — когда лучше выбрать шлицевое соединение вместо шпоночного?
В ступице с эвольвентным шлицевым соединением DIN 5480 один шпоночный паз заменяется 10–80 небольшими шлицевыми зубьями эвольвентного профиля по периметру отверстия. Крутящий момент, создаваемый шлицевым соединением, в 3–8 раз превышает крутящий момент одиночного шпоночного соединения при том же диаметре вала, поскольку крутящий момент распределяется по множеству зубьев, а не концентрируется на одном шпоночном соединении. Выбирайте шлицевое соединение вместо шпоночного, когда:
- Требуется частая разборка: Шлицевое соединение можно собирать и разбирать без специальных инструментов (шлицевое соединение со скользящей посадкой), при этом оно передает очень высокий крутящий момент — сочетая в себе крутящий момент соединения с натягом и возможность снятия соединения с зазором H7. Широко используется в карданных валах автомобилей и редукторах кранов.
- Очень высокий крутящий момент при умеренном диаметре вала: Для косозубая передача При диаметре вала 100 мм и передаче крутящего момента 5000 Н·м, один шпоночный паз DIN 6885-1 (28 × 16 мм) будет срезан в месте соединения зубьев. Шлицевой паз DIN 5480 с 20 зубьями и модулем 2,5 обеспечивает в 10–15 раз большую крутящую способность при том же диаметре вала 100 мм.
- Точное угловое позиционирование: Шлицевые соединения DIN 5480 с центрированием по диаметру (центрирование по внешнему диаметру шлица) обеспечивают соосность между шестерней и валом в пределах 0,005–0,015 мм — лучше, чем шпоночное соединение H7, которое допускает небольшие отклонения соосности отверстия и вала от зазора.
Компания Korea Ever-Power — расточка и обработка шпоночных пазов в стандартном режиме.
Корейская компания EverPower, занимающаяся обработкой на станках с ЧПУ. косозубая передача Отверстие и шпоночный паз DIN 6885-1 — отверстие чистовая расточка с допуском H7 (проверено калиброванным расточным калибром), шпоночный паз протянут до точных размеров b × h согласно таблице DIN 6885-1 для диаметра вала, а толщина стенки подтверждена по минимальному значению 2,5 × Mn перед окончательной поставкой.
Корейская компания EverPower обрабатывает на станках отверстия, шпоночные пазы и ступицы каждого изделия. косозубая шестерня Изготовление по чертежу заказчика. Стандартная обработка: отверстие с допуском H7 (подтверждено калибром отверстия и КИМ), шпоночный паз DIN 6885-1 обработан с допуском H9, положение шпоночного паза проверено под углами 90° и 180° в соответствии с требованиями, толщина стенки подтверждена с точностью до 2,5 × Mn. Компания Korea Ever-Power также обрабатывает шлицевые отверстия DIN 5480 и отверстия с натягом (P7) для тяжелых условий эксплуатации. В качестве прямого поставщика производитель косозубых передачОбработка отверстия выполняется после шлифовки зубьев в качестве заключительной операции обработки — это гарантирует, что соосность отверстия и угловое положение шпоночного паза измеряются относительно эталонного зуба готовой шестерни, а не заготовки до шлифовки. (См. также) Ассортимент продукции с косозубыми шестернями для всех конфигураций отверстий и соединений.
Часто задаваемые вопросы
Для динамической балансировки положение шпоночного паза относительно зуба имеет значение на высоких скоростях. косозубые шестерниШпоночный паз уменьшает асимметричную массу отверстия — приблизительно на 0,5–21 тонну массы корпуса шестерни в зависимости от модуля и толщины стенки ступицы. косозубые шестерни При работе на частоте вращения выше 1500 об/мин эта асимметричная масса может вызывать измеримый дисбаланс, который возбуждает вибрацию с частотой, в 1 раз превышающей частоту колебаний вала. Компания Korea Ever-Power предлагает динамическую балансировку готовых изделий. косозубые шестерни Для всех шестерен с делительной скоростью выше 10 м/с требуется балансировка класса G6.3 или выше по стандарту ISO 21940, как правило, путем удаления небольшого количества материала с противоположной стороны поверхности ступицы. Угловое положение шпоночного паза документируется в файле заказа, чтобы место коррекции балансировки было зафиксировано и воспроизводимо для будущих замен шестерен.
Для вала диаметром 60 мм: шпонка DIN 6885-1 = 18 × 11 мм (из диапазона диаметров вала 58–65 мм). Площадь среза шпонки = b × L_key × τ_allowable, где L_key — эффективная длина зацепления шпонки (равная косозубая передача Ширина рабочей поверхности b, но не превышающая рекомендуемую длину шпонки согласно DIN 6885-1 для диаметра вала). Для стальной шпонки в стальном валу и ступице τ_допустимое ≈ 60–100 Н/мм² (в зависимости от типа нагрузки — статической или циклической). При b = 18 мм, L_шпонка = 50 мм (ширина рабочей поверхности), τ = 80 Н/мм²: усилие среза шпонки = 18 × 50 × 80 = 72 000 Н; крутящий момент T = усилие × радиус вала = 72 000 × 0,030 = 2160 Н·м. Для более высоких крутящих моментов на валу диаметром 60 мм используйте посадку K7 или M7 (добавляет трение между отверстием и валом) или шлицевое соединение DIN 5480.
Для отверстия P7 на валу диаметром 50 мм (допуск вала k6) номинальный натяг составляет от 0,017 до 0,042 мм по радиусу. Крутящий момент трения для этой посадки с натягом: T_friction = f × π × d_bore × L_hub × p × (d_bore / 2), где p = давление натяга = E × δ × (d_bore)^(−1) × коэффициент стенки [МПа], f = коэффициент трения ≈ 0,12–0,15 (безмасляная сталь-сталь, прессовая сборка). Для отверстия 50 мм × натяг 0,03 мм × длина ступицы 40 мм: p ≈ 210 ГПа × 0,03 / (50 × поправка на стенку) ≈ 50–70 МПа; T ≈ 0,13 × π × 50 × 40 × 60 × 25 ≈ 1220 Н·м. Это приблизительно 60% эквивалентного момента затяжки шпоночного соединения — но посадка с натягом передает момент без концентрации напряжений в шпоночном пазу, обеспечивая лучшую усталостную прочность при реверсивном или циклическом крутящем моменте. Компания Korea Ever-Power предоставляет теоретический расчет несущей способности по моменту для любой посадки с натягом P7. косозубая передача Бурение по запросу.
Да — при условии, что новое отверстие большего диаметра не нарушает минимальную толщину стенки (2,5 × Mn от отверстия до корневого диаметра). После завершения всех термообработки и шлифовки отверстие повторно растачивается на токарном станке с ЧПУ, затем шпоночный паз повторно обрабатывается в соответствии с размерами DIN 6885-1 для нового диаметра вала. Если увеличение отверстия требует расширения шпоночного паза: ширина и глубина шпоночного паза изменяются в соответствии с DIN 6885-1 для нового диапазона диаметров вала. Компания Korea Ever-Power предлагает услугу увеличения отверстия в качестве модификации для любых ранее поставленных деталей. косозубая передачапри условии проверки толщины стенки. Стоимость нового зубчатого колеса обычно составляет 20–351 тонну от общей стоимости заказа — это значительно дешевле, чем заказывать новое зубчатое колесо, если изменился только диаметр отверстия.
Технические характеристики диаметра отверстия, шпоночного паза и ступицы для вашей косозубой шестерни.
Укажите диаметр вала, передаваемый крутящий момент, частоту сборки и предпочтительный тип соединения. Компания Korea Ever-Power подтвердит правильность размеров шпонки по стандарту DIN 6885-1, класса допуска отверстия и толщины стенки перед началом производства — в соответствии со стандартной процедурой проверки чертежа.
Диаметр отверстия H7/K7/P7 · Шпонка DIN 6885-1 · Шлицевая канавка DIN 5480 · Двойной шпоночный паз · Проверка толщины стенки · Доступен балансировочный класс G6.3
Редактор: Cxm
