Виды центрирования шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба

Опубликовано: 05.05.2024

2014-01-25
5791

Классификация шлицевых соединений.

Шлицевые соединения.

Для соединения ступицы с валом помимо шпонок и натяга часто используют выступы на валу, называемые шлицами (зубьями), которые входят в соответствующие пазы ступицы. Такое соединение ступицы с валом называется шлицевым или зубчатым и предназначено для передачи вращающего момента между валом и деталью. Шлицевые соединения относятся к разъемным; размеры соединений, а также допуски на них стандартизованы.

Зубья (шлицы) на валах получают фрезерованием, строганием или накатыванием, зубья в отверстиях - протягиванием или долблением.

1). По характеру соединения шлицевые соединения могут быть:

- подвижными - деталь может перемещаться по валу в осевом направлении (например, перемещение зубчатых колес в коробках передач станков, автомобилей и т.д.);

- неподвижными - для закрепления детали на валу (см. рис. 6.7).

2). По форме профиля зубьев шлицевые соединения делят на:

- прямобочные (см. рис. 6.7);

- эвольвентные (рис. 6.8);

- треугольные (рис. 6.9).

3). По способу центрирования (обеспечения совпадения геометрических осей вала и ступицы) ступицы относительно вала:

- с центрированием по наружному диаметру (рис. 6.7, а);

- с центрированием по внутреннему диаметру (рис. 6.7, в);

- с центрированием по боковым поверхностям зубьев (рис. 6.7, б).

При этом зазор в контакте поверхностей: центрирующих практически отсутствует, нецентрирующих – значительный.

Достоинства шлицевых соединенийпо сравнению со шпоночными:

- передача больших нагрузок (благодаря большой площади контакта зубьев);

- лучшее центрирование соединяемых деталей (вала и ступицы);

- возможность работы при больших скоростях;

- меньшее число деталей соединения (две детали), меньшая длина ступицы и меньшие радиальные размеры.

Недостатки шлицевых соединений:

- сложная технология изготовления, а, следовательно, более высокая стоимость.

Соединения с прямобочными зубьями применяются в неподвижных и подвижных соединениях ( шлицевых соединений используемых в машиностроении имеют прямобочный профиль зубьев), см. рис. 6.7. В прямобочных соединениях (ГОСТ 1139-80) зубья вала имеют постоянную толщину и расположены в радиальном направлении, они входят во впадины соответствующей формы в ступице. Стандартом предусмотрены три серии соединений с прямобочным профилем зубьев: легкая, средняя и тяжелая. Они отличаются высотой и числом зубьев (число зубьев от 6 до 20). У соединений тяжелой серии зубья выше, а их число больше, что позволяет передавать большие нагрузки. Соединения с прямобочным профилем применяют с центрированием ступицы по наружному и внутреннему диаметрам и боковым поверхностям шлицев.

Центрирование по боковым поверхностям (рис. 6.7, б) обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям, но снижает точность центрирования ступицы на валу. Поэтому оно применяется при невысоких требованиях к соосности и для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов (например, в шлицевых соединениях карданных валов автомобилей). Центрирование по наружному (рис. 6.7, а) или внутреннему диаметру (рис. 6.7, в) более точное, поэтому эти виды соединений применяют в тех случаях, когда требуется повышенная точность совпадения геометрических осей соединяемых деталей (например, соединение зубчатого или червячного колеса с валом).

Шлицевые соединения

Характеристика шлицевых соединений

Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу (рис. 1, 2, 3) , входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице.
Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов.
Выступы на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением.

Условно можно представить шлицевое соединение, как многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом.

Основное назначение шлицевых соединений - передача вращающего момента между валом и ступицей. При этом ступица может быть закреплена на колесе, фланце, шкиве, ролике или другом валу (карданный вал) .
Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
Меньшее число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное – три) .
Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке) .
Большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев.
Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные зазоры.
Большая надежность при динамических нагрузках.

Недостатки шлицевых соединений - более сложная технология изготовления (зубофрезерование, протягивание, шлифование) , а следовательно, более высокая стоимость.

Классификация шлицевых соединений

Шлицевые соединения различают:

по характеру соединения - неподвижные для закрепления детали на валу; подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач; шпинделя сверлильного станка, карданного вала автомобиля) ;
по форме выступов - прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Соединения с прямобочным профилем (рис. 1,а) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Они имеют постоянную толщину выступов.

Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем: легкую, среднюю и тяжелую, которые различаются высотой и числом z выступов. Тяжелая серия имеет более высокие выступы с большим их числом; рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.

Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D , внутреннему d диаметрам или боковым поверхностям b выступов.
Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, от твердости ступицы и вала. Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование.
Зазор в контакте поверхностей: центрирующих - практически отсутствует, не центрирующих - значительный.

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 2,а) . В этом случае точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии - протягиванием, на валу – шлифованием. По диаметру D обеспечивают сопряжение по одной из переходных посадок.
По внутреннему диаметру d между деталями существует зазор.
При передаче вращающего момента на рабочих боковых сторонах действуют напряжения смятия σ_см .

В соответствии с технологией обработки центрирующей поверхности в отверстии (протягивание) центрирование по наружному диаметру может быть применено при невысокой твердости ступицы (≤ 350 НВ) .

Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 2,б) .
Применяют при высокой твердости ступицы ( ≤ 45 HRC) , например, после ее закалки, когда затруднена калибровка ступицы протяжкой или дорном.
Точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии - шлифованием на внутришлифовальном станке, на валу - шлифованием впадины профилированными кругами, в соответствии с чем предусматривают канавки для выхода шлифовального круга.

По центрирующему диаметру d обеспечивают сопряжение по переходной посадке. Размер h площадки контакта определяют так же, как и при центрировании по наружному диаметру.

Центрирование по D или d применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы (при установке на валы зубчатых или червячных колес в коробках передач автомобилей, в станках, редукторах; а также при установке шкивов, звездочек, полумуфт на входных и выходных концах валов) .

Центрирование по боковым поверхностям b (рис. 2,в) . В сопряжении деталей по боковым поверхностям зазор практически отсутствует, а по диаметрам D и d имеет место явный зазор. Это снижает точность центрирования, но обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки между выступами.
Поэтому центрирование по боковым поверхностям b применяют для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов, при жестких требованиях к мертвому ходу и при отсутствии высоких требований к точности центрирования: например, шлицевое соединение карданного вала автомобиля.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем

Соединения с эвольвентным профилем (рис. 1,б) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес) .
Эвольвентный профиль отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.
Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы - за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D .

По сравнению с прямобочным, соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большего количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем шлицев считаются наиболее перспективными.

Применяют центрирование по боковым поверхностям S зубьев, реже - по наружному диаметру D .

Шлицевые соединения с треугольным профилем

Соединения с треугольным профилем (рис. 1,в) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов–зубьев ( z = 20. 70; т = 0,2. 1,5мм) . Угол β профиля зуба ступицы составляет 30°, 36° или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях торсионных валов, стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля) .

Соединения с треугольным профилем применяют также при необходимости малых относительных регулировочных поворотов деталей. Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500МПа .

Материалы и допускаемые напряжения смятия

Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500 Н/мм 2 (МПа).
В Таблице 1 приведены значения [σ]_см , принятые с учетом опыта эксплуатации при длительном сроке службы. Большие значения [σ]_см принимают при легких режимах работы, когда соединение большую часть времени нагружено моментами, значительно меньшими максимально длительно действующего вращающего момента.

Таблица 1 . Допускаемые напряжения смятия при средних условиях эксплуатации

Большие и длительные нагрузки требуют соединений с большой площадью контакта. К таким относится шлицевое соединение. Зубья по всей длине вала позволяют перемешаться втулке с шестерней без остановки механизма. Передаточный момент возможен в несколько раз больше, чем при передаче через шпонку. Кроме достоинств у зубчатых соединений есть и свои недостатки.

Характеристики шлицевых соединений

По своей конструкции и способу передачи вращательного момента, шлицевые соединения можно отнести к многошпоночным. Несколько плоскостей взаимодействия при вращении, только вместо большого количества пазов и шпонок в них, только шлицевый вал и втулка. Шпонки отсутствуют, их заменяют шлицевые пазы и зубья, вырезанные непосредственно на сопрягаемых деталях. Конструкция позволяет значительно сократить погрешность изготовления и дает возможность перемещаться втулке вдоль оси вала, не прекращая радиальное движение.

К шлицевым соединениям относятся вал с зубьями, равномерно распределенными по диаметру и сопряженная с ним втулка, с ответными пазами.

Размеры шлицов определяются внутренним диаметром вала, их количеством и формой. В шлицевом соединении образуется несколько плоскостей контактов. Возможность передачи большого крутящего момента возрастает по сравнению со шпонками в несколько раз.

Зуб шлица нарезается фрезами на зуборезных станках и протяжкой. Для подвижных узлов делается последующая шлифовка боковых поверхностей. Длина зубьев может быть любой, у неподвижных шлицевых соединений равна высоте ступицы колеса. При скольжении шестерни вдоль оси, длина нарезанных выступов на валу определяется размером перемещения шестерни, ее высотой и технологическим припуском, равным радиусу фрезы для ее выхода при обработке.

Диаметр вала по наружной поверхности равен размеру втулки по впадинам. Втулка со шлицами в точности копирует своим отверстием профиль вала и плотно надевается на него. Шлицевые канавки по отверстию нарезаются на долбежном станке. Технология изготовления длительная, требует большой точности, которую не может обеспечить долбяк, поскольку длина резца большая относительно его сечения. При попытке ускорить обработку, сделать больше заход и подачу, инструмент отжимает, размер получается в минус.

При проектировании узла и подборе пар, основным параметром является внутренний диаметр по шлицам. Его рассчитывают на кручение и изгиб. Шлицевая втулка подвергается меньшим по силе воздействиям. Она выбирается по справочнику. Детали делают из среднеуглеродистых малолегированных сталей: Ст 45, Ст40Х, Ст 40ХН. Они имеют относительно высокую вязкость и низкую хрупкость в нормализованном состоянии и после объемной закалки на воздух при твердости 320–350 HB.

Определить количество зубьев при проектировании можно по таблицам. Они разделены для каждого внутреннего диаметра на 3 группы по нагрузкам:

легкая;
средняя;
тяжелая.

Чем больше крутящий момент нужно передавать, тем выше сам шлиц и больше их количество. За счет этого увеличивается площадь контакта.

Зубчатые соединения рассчитываются с учетом погрешности изготовления. Между поверхностями сопряженных деталей имеется зазор соединения. При повороте ведущей детали он смещается в противоположную сторону от направления действия силы. В идеале все поверхности соприкасаются и нагружены одинаково. По факту зубчатые соединения изготавливаются с погрешностью в 0,01–0,03 мм, в зависимости от размера и способа обработки. Муфта одной плоскостью соприкасается сильнее, другими меньше. При расчете прочности выбирается по таблице поправочный коэффициент, позволяющий рассчитать параметры деталей на прочность с учетом неравномерных сил нагрузок.

Зазор в соединении определяет размер холостого хода. Начиная двигаться, ведущая деталь сначала выбирает просвет между рабочими плоскостями, затем начинается силовое воздействие и вращение ведомой детали и всего узла.

Классификация

Детали шлицевых узлов нормализованы – существует определенный список типоразмеров, с соответствующими парами. Под них изготавливается инструмент и настраивается оборудование. В зависимости от условий работы и нагрузок, шлицевые соединения на несколько групп. Они характеризуются:

формой зуба;
базовыми поверхностями;
возможностью смещения вдоль оси.

Форма выступа определяется по шлицевому валу. Втулка имеет только соответствующие вырезы – пазы. Характеристики определяются видами шлицов:

прямые или прямобочные;
эвольвентные;
треугольные.

Классификация производится по форме зуба в сечении поперек соединения.

Прямобочные – прямозубые

У прямобочных шлицевых соединений зуб в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. Ширина по всей высоте одинаковая. Встречаются в механизмах чаще всего, поскольку изготовление относительно простое. Прямозубые шлицевые соединения различают по величине нагрузки: малая, средняя, высокая.

По способу движения вдоль оси различают типы соединений:

неразъемные;
подвижные без нагрузки;
подвижные под нагрузкой.

Неразъемные используют в редукторах и других узлах при передаче вращения между постоянной парой деталей.

Примером подвижных соединений без нагрузки служат коробки скоростей станков. При переключении смещается вал, и другая пара вступает в зацепление. Изменяется передаточное число и скорость вращения патрона или шпинделя.

Коробка скоростей автомобиля не требует полной остановки для переключения. Происходит передвижение втулки относительно оси вращения без остановки, под нагрузкой.

К классификации шлицевых соединений относится и способ центровки. Он может быть:

по внутреннему диаметру – d;
по наружному диаметру – D;
по боковым сторонам, ширине зуба – b.

При центровке по внутреннему диаметру минимальные допуска на изготовление даются на размер вала по впадине и внутренний диаметр втулки. Просвет образуется между вершиной зуба на валу и дном шлица. Точность соединения достигается шлифовкой отверстия втулки на внутришлифовальном станке. Обработка меньшего диаметра на валу производится абразивным кругом вдоль оси.

При центровке по наружному диаметру плотное прилегание происходит по вершине выступа на валу и диаметром по впадине на втулке. В этом случае производится наружная шлифовка вала и чистовая обработка – долбежка, втулки.

Центровка, точнее посадка по боковым поверхностям возможна только для неразъемных соединений, когда необходимо исключить холостой ход в начале движения.

Шлицы изготавливаются с высокой точностью по ширине зуба и его расположения относительно оси. Втулка запрессовывается на вал. По обоим диаметрам имеются зазоры.

На чертеже показывается поперечное сечение соединения с одним зубом и диаметрами пунктирной линией. Втулка заштриховывается. Прямозубые шлицевые соединения на основном виде обозначают выносом линии с характеристиками. Расшифровка включает в себя буквенное обозначение способа центровки, количество и ширина шлицев, размер внутреннего и наружного диаметра с указанием класса точности и чистоты обработки всех поверхностей.

Эвольвентные

Соединение получило свое название за форму боковой поверхности в виде эвольвенты, как у цилиндрического зубчатого зацепления. Большая площадь контакта и широкий зуб в основании позволяет передавать огромное усилие. Зуб отличается высокой прочностью на изгиб.

Изготавливают шлицевые валы на зубофрезерных станках. Получается высокая точность при использовании стандартного оборудования. Центрирование делается по наружному диаметру для механизмов, работающих с высокой точностью, и по боковой поверхности для сильно нагруженных узлов. Соединение неподвижное. При боковом смещении возникает большая сила трения.

На чертеже указывается один зуб и его форма, по аналогии с прямозубыми зацеплениями. Кроме диаметров и классом обработки под выносной линией указывается ГОСТ, по которому изготавливались шлицы.

Треугольный профиль

Для передачи вращения тонкостенными ступицами изготавливаются шлицевые соединения с треугольным профилем. Они соединяются неподвижно и используются для маломощных усилий, требующих большой точности передачи вращения.

Изготавливается зуб по отраслевым стандартам с углом: 30°, 36° и 45°. Зубья мелкие, количество большое, в пределах 20 – 70 шт. центрирование производится только по боковым поверхностям.

Стоят на приводе стеклоочистителя в автомобилях, торсионных валах триммеров.

Достоинства и недостатки

При конструировании механизмов, передающих вращение с высокой нагрузкой, чаще всего останавливаются на выборе шлицевого соединения. Оно имеет в определенных случаях огромные преимущества и может заменить несколько шпоночных соединений. Недостатки также имеются. Надо взвешивать все аргументы за и против, выбирая способ соединения.

В сравнении со шпонками, к достоинствам шлицевых соединений относятся:

надежность при ударных нагрузках и вибрации;
возможность уменьшить длину ступицы;
малые радиальные зазоры;
увеличение срока эксплуатации;
отсутствие нагрузки на срез и малая на изгиб благодаря большому пятну контакта;
несколько линий приложения сил, возможность передавать большие усилия валами с малым диаметром;
осевое перемещение;
в соединении только 2 детали;
компактность;
точная центровка.

Шлицы изготавливаются по ГОСТ и Стандартам, имеют строго нормализованные размеры и детали для соединения легко подобрать. Упрощена сборка узлов и подгонка деталей.

К недостаткам шлицевых соединений относятся:

высокая стоимость деталей;
сложная технология изготовления;
использование специального оборудования и инструмента.

При перегрузках шпонка просто срезается, не допуская передачи повышенной нагрузки на рабочий механизм и предотвращая его поломку. Деталь простая и дешевая, легко меняется.

В шлицевых соединениях при аварийной ситуации может сломаться зуб или весь станок. Замена деталей сложная и дорогостоящая.

Применение

Необходимость в применении зубчатых соединений возникает, когда надо передать большой крутящий момент и предъявляются высокие требования к соосности ведущей и ведомой детали и точности движения. Шлицы позволяют втулке перемещаться вдоль оси, изменяя передаточное число зацепления без остановки механизма. Благодаря этому они применяются в коробках передач автомобилей, станков, загрузочных агрегатов.

Назначение шлица, как и шпонки, передавать крутящий момент с заданной угловой скоростью.

Распределение нагрузки относительно оси вращения равномерное, по количеству зубьев, исключается радиальное биение. Это используется в точных приборах, где необходима точность.

Вращение с помощью треугольных зубцов встречается в бытовых приборах, электроинструменте:

миксеры;
газонокосилки;
дрели;
роботы-пылесосы.

Во всех областях машиностроения, станкостроения, машинах и других средствах передвижения применяется компактный и мощный узел передачи вращения.

Государственные стандарты

Прямозубые шлицевые валы и втулки изготавливаются согласно ГОСТ 6033-80, которым предусмотрено обозначение шлицов по внутреннему и наружному диаметру валов, с указание способа центровки: D, d, b, количества зубьев, и класса точности изготовления сопрягаемых деталей. Например: d – 8×36H7/h7×40H12×7D9, где:

d – центрирование по малому диаметру;
8 зубьев;
36 – внутренний диаметр;
H7/h7, H12, D9 поле допуска соответствующих размеров;
40 – наружный диаметр;
7 – ширина зуба.

Стандарт предусматривает писать характеристики на выносной линии одной строкой без пробелов.

Изображение и изготовление эльвольвентных узлов выполняется по ГОСТ 1139-80, размеры и допуск на детали также располагаются на выносной линии. При этом указывается только характеристика размера центровки. Под линией пишется ГОСТ, по которому изготавливались детали.

В случае треугольного стыкования деталей ссылаются на отраслевой стандарт, указывают угол наклона и количество зубьев.

Соединения шлицевые прямобочные

Шлицевые соединения, в отличие от шпоночных, применяются при передаче больших крутящих моментов(прочность шлицевых соединений при динамических и переменных нагрузках выше, чем шпоночных соединений, и напряжения смятия на гранях зубьев меньше, чем на поверхностях шпонок) и при более высоких требованиях к соосности соединения деталей.

Шлицевые соединения различают по форме шлицев на:

Шлицевые соединения с прямобочным и эвольвентным профилем зуба применяются как для подвижных(в осевом направлении), так и для неподвижных соединений.

Шлицевое соединения с треугольным профилем зуба используются главным образом для неподвижных соединений при передаче небольших крутящих моментов; вместо соединений, в которых применение натяга по каким-либо причинам нежелательно; при тонкостенных втулках и пустотелых валах (так как это соединение имеет большое число мелких зубьев).

Шлицевые соединения с треугольным профилем зуба не стандартизованы. Допуски и посадки на них устанавливаются в соответствии с рекомендациями РС СЭВ 656-66.

Размеры и допуски прямобочных шлицевых соединений регламентированы ГОСТ 1139-80 «ОНВ. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски».

ГОСТ 1139-80 распространяется на шлицевые соединения общего назначения с прямобочным профилем зубьев, расположенных параллельно оси соединения, и с боковыми сторонами профиля, параллельными оси симметрии шлица.

Основными параметрами (рис. 1.6.6 и рис.1.6.7), характеризующими шлицевые прямобочные соединения, являются:

· наружный диаметр D;

· внутренний диаметр d;

· ширины шлицов b.

Число зубьев в прямобочных шлицевых соединениях принимается четным (6,8,10,12,16,20), что облегчает изготовление и контроль шлицевых валов и отверстий.

Длина шлицев определяется длиной сопрягаемого отверстия (например, ступицы); в случае, если ступица подвижна – величиной её перемещения.

В зависимости от передаваемого крутящего момента предусмотрено три серии соединений, различающиеся высотой и числом шлицов:

Легкая серия, имеющая наименьшие числа и высоту шлицов, применяется для неподвижных или слабо нагруженных соединений.

Средняя серия имеет большие по сравнению с легкой серией числа и высоту шлицов и рекомендуется для средненагруженных соединений.

Тяжелая серия предназначена для наиболее тяжелых условий работы и имеет наибольшие числа и высоты зубьев.

Для обеспечения соосности поверхности втулки относительно оси вращения вала у сопрягаемых шлицевых деталей предусмотрена центрирующая поверхность.

Применяют три способа центрирования:

· по наружному диаметру D (рис. 1.6.6 а);

· по внутреннему диаметру d (рис. 1.6.6 б);

· по ширине шлица b (рис. 1.6.6. в);

Выбор способа центрирования зависит от эксплуатационных требований и технологии изготовления шлицевых деталей.

Шлицы на валах фрезеруют либо последовательно методом деления, вырезая паз за пазом фасонной фрезой на горизонтально фрезерном станке, либо обрабатывают сразу все шлицы червячной фрезой методом обката на зубофрезерном станке. Поскольку точность при этом получается недостаточной, а после термообработки (закалки) накладываются еще и коробление детали и шлицов, то точные элементы шлицевого вала обязательно шлифуют.

Шлицевые отверстия сначала сверлят, зенкеруют, а затем протягивают круглой и шлицевой протяжками, выдерживая внутренний диаметр d с необходимой точностью, которая при незакаленных втулках обычно требует последующей обработки.

В случае выполнения термообработки (закалки) втулки возможно потребуется проводить шлифование внутреннего диаметра d на внутришлифовальном станке.

Рис. 1.6.5 – Соединение с сегментными шпонками

Рис. 1.6.6 Центрирование шлицевых прямобочных соединений

Центрирование по наружному диаметру D применяется для неподвижных, а также для подвижных соединений, работающих при небольших нагрузках и подвергающихся малому износу. Тогда шлицевая втулка или термически не обрабатывается, что позволяет обрабатывать её чистовой протяжкой, или после термообработки ( поверхностной закалки, улучшения) если твердость ее материала допускает калибровку протяжкой.

Центрирование по внутреннему диаметру d применяется в основном в подвижных соединениях, работающих при больших нагрузках в тяжелых условиях. В таких соединениях шлицевая втулка после термообработки имеет высокую твердость, и дефекты от коробления можно устранить лишь шлифованием, для которого доступна только поверхность по внутреннему диаметру d.

Способы центрирования по наружному диаметру D и по внутреннему диаметру d обеспечивают высокую точность центрирования.

Рис 1.6.7 Размеры прямобочных шлицевых соединений и их исполнения

Центрирование по ширине шлицов b рекомендуется, когда требуется высокая точность центрирования и в то же время необходимо обеспечить высокую прочность соединения в эксплуатации(знакопеременные нагрузки, большие крутящие моменты, реверсивное движение). Для этого боковые поверхности шлицов на валу, особенно если вал термически обрабатывается, шлифуют, чтобы выдержать их толщину и прямолинейность.

Примером центрирования по ширине шлица b является карданное соединение транспортных, строительных и других машин.

\|	следующая лекция ==>
Соединения шпоночные с сегментными шпонками	\|	Допуски и посадки шлицевых прямобочных соединений

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

прямобочным профилем зуба

Допуски и посадки шлицевых соединений зависят от их назначения и принятой поверхности центрирования втулки относительно вала. Стандартом предусматриваются три способа центрирования: по поверхностям диаметрами d или D и по боковым поверхностям зубьев, т. е. по размеру b (см. рисунок 4.9).

Рисунок 4.9 – Способы центрирования в прямобочных шести шлицевых соединениях:

а – по наружному диаметру D; б – по внутреннему диаметру d;

в – по боковым сторонам зубьев b

Диаметры D и по d обеспечивают примерно одинаковую точность центрирования осей вала и отверстия втулки. При центрировании по D и d обязательно дополнительное центрирование по b.

Центрирование по наружному диаметру D является наиболее простым и экономичным, применяется, когда втулка термически не обрабатывается (сырая) или когда твердость ее материала после термообработки допускает калибровку протяжкой, а вал фрезеруется до окончательных размеров зубьев и по наружному диаметру шлифуется на обычном круглошлифовальном станке.

Применяется наиболее часто в крупносерийном производстве для незакаленных, неподвижных соединений.

Центрирование по внутреннему диаметру d применяется для закаленных, подвижных соединений, когда после операции протягивания отверстие втулки закаливается до высокой твердости (свыше 40 HRС) ее внутренний диаметр (отверстие) шлифуется на внутришлифовальном станке. Окончательно диаметр d вала обрабатывается на шлицешлифовальном станке.

Центрирование по боковой поверхности шлиц b применяется для передачи больших крутящих моментов, при знакопеременных нагрузках (при работе с реверсом). Этот метод центрирования широко используется в автомобилестроении. Пазы вала шлифуют по боковым сторонам. Отверстие во втулке обеспечивается протягиванием щлицевой протяжкой. Протяжка дорогой, но высокопроизводительный режущий инструмент.

По нецентрирующим диаметрам предусматриваются зазоры при любом виде центрирования. Поля допусков нецентрирующих диаметров: d – у вала b12, у втулки – H11; D – у вала a11, у втулки – H12.

4.2.3 Посадки и условные обозначения прямобочных шлицевых соединений

Посадки для центрирующих диаметров шлицевых прямобочных соединений назначаются по системе отверстия (чтобы уменьшить номенклатуру дорогостоящих инструментов – протяжек). По ширине шлиц применяются внесистемные посадки, обеспечивающие соединения с гарантированными зазорами для компенсации погрешностей углового расположения зубьев. Рекомендуемые посадки представлены в таблице 4.4.

Предельные отклонения размеров d, D и b следует определять по таблицам ГОСТ 25347 или таблицам 1.1, 1.2, 1.3 данного пособия, а шероховатости поверхностей вала и втулки – назначать по таблицам 3.3.

Условное обозначение шлицевого соединения включает букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев, номинальные размеры d, D, b, обозначение посадок (указываются после соответствующих размеров).

Пример условного обозначения шлицевого соединения легкой серии c числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d = 36 мм, наружным диаметром D = 40 мм, шириной зуба b = 7 мм, с центрированием по наружному диаметру, с посадкой по диаметру центрирования
и по размеру b –
:

D–8×36
×40
×7
.

Втулка (отверстие) этого соединения имеет вид: D–8×36H11×40H7×7F8, а вал D–8×36b12×40f7×7f7.

Допускается не указывать в обозначениях поля допусков и посадки нецентрирующих диаметров.

Пример условного обозначения неподвижного шлицевого соединения средней серии с центрированием по внутреннему диаметру с числом шлиц 6:

d–6×28
×34×7
.

Пример условного обозначения подвижного шлицевого соединения тяжелой серии с центрированием по боковой поверхности шлиц с числом шлиц 10, работающего в условиях реверса:

b–10×28×35×4
.

Таблица 4.4 – Рекомендуемые посадки элементов прямобочных шлицевых соединений при различных способах центрирования

Читайте также: