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键连接的种类、特点和应用

【摘要】:图3.2导向平键连接图3.3滑键连接平键的标记方法为:键“头部类型”“键宽b”ד键长L”“国标号”。图3.4半圆键连接图3.5半圆键连接示例半圆键的公称尺寸为键的宽度、高度和半径,根据轴的直径确定。图3.6楔键工作面楔键连接在传递有冲击、振动和较大转矩时,仍能保证连接的可靠性,并具有单向轴向定位功能。

1. 平 键

平键可分为普通平键、薄形平键、导向平键和滑键,其中普通平键是应用最广的键。平键的工作面为两侧面,上表面与轮毂槽底之间留有间隙,在连接时不会出现径向力,可以保证轴与轮毂的径向定位精度不受到影响,定位精度较高。工作时,靠键与键槽侧面的互相挤压传递转矩。

普通平键与薄型平键用于静连接,其端部形状可制成圆头(A型)、方头(B型)或单圆头(C型),如图3.1所示。圆头键的轴槽用指状铣刀加工,键在槽中固定良好,但轴槽端部应力集中较大;方头键轴槽用盘形铣刀加工,键卧于槽中(必要时用螺钉紧固);单圆头键常用于轴端。薄型平键与普通平键的区别在于前者的厚度是后者的60%~70%。所以,薄型平键传递扭矩的能力较弱,常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。实际应用中,常为了增加传力能力,可以采用多个平键。在用多个平键进行连接时,平键的通常布置方式为双键180°对称布置、三键120°均匀布置。

图3.1 平键类型及工作面

导向平键和滑键都用于动连接。按端部形状,导向平键分为圆头(A型)和方头(B型)两种。导向平键一般用螺钉固定在轴槽中(图3.2),与轮毂的键槽采用间隙配合,轮毂可沿导向平键轴向移动。为了装拆方便,在导向平键的中间设有起键螺孔。导向平键适用于轮毂移动距离不大的场合。当轮毂轴向移动距离较大时,如仍采用导向平键则不但因键长度增大使得加工困难而且耗材也较多,此时可采用滑键。滑键固定在轮毂上,在轴上铣出长键槽,滑键随轮毂一起沿轴上的键槽移动(图3.3)。

图3.2 导向平键连接

图3.3 滑键连接

平键的标记方法为:键“头部类型”“键宽b”ד键长L”“国标号”。如宽为8 mm、长为100 mm的方头普通平键标注为键B 8×100 GB/T 1096—2003(A型头部可不标出,不同类型平键的国标号不同)。

2. 半圆键

半圆键(图3.4)的工作原理与平键相同:两侧面为工作面,工作时靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出。与平键相比,半圆键制造简单,由于键可以在槽中绕键的几何中心摆动,能适应轮毂槽底面,装拆方便,其缺点是轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大。故常用于轻载或锥形轴端与轮毂的连接(图3.5)。为了减少键槽对轴的削弱,在需要采用多个半圆键以获得较大承载力时,这些半圆键应该分布在同一母线上。

图3.4 半圆键连接

图3.5 半圆键连接示例

半圆键的公称尺寸为键的宽度、高度和半径,根据轴的直径确定。例如,宽度b=6 mm、高度h=10 mm、半径D=25 mm的半圆键的标记方式为键6×25 GB/T 1099—2003。

3. 楔 键

楔键用于静连接,工作面为楔键的上下表面(图 3.6)。楔键的上表面与其相配合的轮毂键槽底部均有1∶100的斜度。装配后,键楔紧在轴和毂的键槽里,工作时,靠键的楔紧作用传递转矩,并能承受单向轴向力。当过载而导致轴与轮毂发生相对转动时,楔键两侧面能像平键侧面那样参加工作。

图3.6 楔键工作面

楔键连接在传递有冲击、振动和较大转矩时,仍能保证连接的可靠性,并具有单向轴向定位功能。但在楔紧时,径向力的存在会破坏轴与轮毂的对中性,使轴产生偏心,所以不宜用于对中要求严格或高速、精密的配合,而只适用于对中性要求不高和低速的场合。

楔键分为普通楔键和钩头楔键两种[图3.7(c)]。普通楔键有圆头[A型,图3.7(a)]、方头[B型,图3.7(b)]或单圆头(C型)三种。钩头楔键便于拆卸,如安装在轴端时应注意加装防护罩。在采用两个楔键时,一般成90°~120°分布。

楔键的公称尺寸为宽度b和高度h,如宽度16 mm h=,长度100 mm b=,高度10 mm L=的圆头普通楔键(A型)的标记方式为键16×100 GB/T 1564—2003。

4. 切向键

切向键由一对斜度为1∶100的楔键组成。装配时,两个楔键分别从轴的两端打入,沿斜面拼合,楔紧后两键沿轴的切线方向合成为切向键(图3.8)。切向键的工作面是拼合后相互平行的窄面,其中一个面必须在通过轴心线的平面内。切向键能传递很大的单向转矩,当传递双向转矩时,应使用两对切向键(成120°~130°角分布)。由于切向键对轴的削弱较大,因此常用在直径大于100 mm的轴上,以及对中要求不高而载荷较大的重型机械中。

图3.7 楔键连接

图3.8 切向键连接

切向键标记实例:计算厚度t=8 mm,计算宽度b=24 mm ,长度L=100 mm的普通切向键标记为切向键8×24×100 GB/T 1974—2003。