Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов, они имеют большую усталостную прочность, высокую точность центрирования (соосности) и направления. Достигается это высокой точностью размеров, формы и расположения зубьев (шлицев) по окружности [1, 2, 4].
В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делятся на следующие типы: прямобочные, эвольвентные и треугольные. Наибольшее распространение получили шлицевые соединения с прямобочным профилем зуба (рис. 4.11), имеющие четное число зубьев (6, 8, 10, 16, 20). Выполняются прямобочные шлицевые соединения по ГОСТ 1139, в котором устанавливается три градации высот и чисел зубьев для одного и того же диаметра. Высота зуба определяетсяполуразностью наружного и внутреннего диаметров. В соответствии с этим соединения делятся на легкую, среднюю и тяжелую серии (табл. Д.2). Выбор серии зависит от величины передаваемой нагрузки.
а) б)
Рис. 4.11. Основные элементы шлицевого соединения с прямобочным профилем зуба:
а – сечение втулки; б – сечение вала
Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба (ГОСТ 6033) стандартизированы для модулей m = 0,5…10 мм, для диаметров 4…500 мм и чисел зубьев z = 6…82.Угол профиля зуба a =30°.
Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев по сравнению с прямобочными передают большие крутящие моменты, имеют меньшую (на 10…40%) концентрацию напряжений у основания зубьев, повышенную циклическую прочность и долговечность, обеспечивают лучшее центрирование и направление деталей, просты в изготовлении, так как их можно фрезеровать методом обкатки. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев широко применяются в автомобилестроении. Пример обозначения при центрировании по боковым сторонам зубьев: 50 × 2 × 9 H /9 g ГОСТ 6033 указывает, что номинальный диаметр равен 50 мм, модуль m= 2 мм, посадка по боковым сторонам зубьев 9 H /9 g.
Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизированы, они имеют мелкие зубья. Угол профиля характеризуется углом впадины на валу 2b. Основными параметрами соединений этого типа являются: m = 0,3…0,8 мм; z = 15…70; 2b = 90° или 72°.
Шлицевые соединения с треугольным профилем применяются чаще всего вместо посадок с натягом, когда последние нежелательны, а также при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов.
Выбор типа шлицевых соединений связан с их конструктивными и технологическими особенностями.
В настоящем пособии рассматриваются только шлицевые соединения с прямобочными шлицами.
Допуски и посадки шлицевых соединений зависят от их назначения и принятой поверхности центрирования втулки относительно вала. Стандартом ГОСТ 1139предусматриваются три способа центрирования (обеспечения соосности сопрягаемых деталей):
· центрирование по наружному диаметру D;
· центрирование по внутреннему диаметру d;
· центрирование по боковой поверхности шлиц b (рис.4.12).
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 рекомендуется в случаях повышенных требований к соосности элементов соединения и применяется для незакаленных (втулка термически не обрабатывается) неподвижных соединений в крупносерийном производстве или в подвижных соединениях, передающих малый крутящий момент, т.е. в соединениях с малым износом поверхностей.
Для обеспечения точности размера центрирующего элемента D отверстие втулки обрабатывается чистовой протяжкой; вал фрезеруется до окончательных размеров зубьев и шлифуется на круглошлифовальном станке по наружному диаметру.
Центрирование по внутреннему диаметру d применяется в случаях повышенных требований к совпадению геометрических осей для закаленных, подвижных соединений.
Для обеспечения точности размера центрирующего элемента после операции протягивания втулка закаливается до высокой твердости (свыше 40 HRC), а затем ее внутренний диаметр (отверстие) шлифуется на внутришлифовальном станке. Диаметр вала d окончательно обрабатывается на шлицешлифовальном станке для устранения коробления вала после термообработки. В подвижных соединениях втулка закаливается для обеспечения износостойкости шлицевой поверхности и (или) для упрочнения шлицов при передаче больших крутящих моментов.Способ значительно дороже, но обеспечивает наибольшую точностьсоосности.
Центрирование по боковой поверхности шлиц b используется, когда не требуется особой точности по соосности; при передаче значительных моментов в случаях, когда недопустимы большие зазоры между боковыми поверхностями вала и втулки (знакопеременный момент, т.е. работа с реверсом). Для обеспечения точности размера центрирующего элементапазы вала шлифуют по боковым сторонам, а отверстие во втулке протягивается щлицевой протяжкой. Протяжка дорогой, но высокопроизводительный режущий инструмент.
 |
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 табл. Д.2 [4,14].
Предельные отклонения размеров d, D и b следует определять по таблицам ГОСТ 25346 или табл. Б.1, Б.2, Б.3 данного пособия, а шероховатости поверхностей вала и втулки – назначать по табл. В.1.
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 с 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 - 
:
Обозначения втулки (отверстия) и вала этого соединения имеют соответственно следующий вид:
и 
.
Допускается не указывать в обозначениях поля допусков и посадки не центрирующих диаметров.
1. Пример условного обозначения неподвижного шлицевого соединения средней серии с центрированием по внутреннему диаметру с числом шлиц 6:
d − 6 × 28 
.
2. 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 D 9/ е 8.
Порядок выполнения практического занятия 4.2:
Ознакомиться с теоретической частью раздела. Получить задание (вариант) практической работы. Варианты даны в таблице 4.2
Задание: Расшифровать условное обозначение заданного шлицевого соединения.Указать условия назначения этих посадок, систему посадок, отличие посадок центрирующего и не центрирующего элементов. Записать обозначения шлицевого соединения, вала и втулки с учетом посадки на не центрирующий элемент, построить схемы расположения полей допусков.
1. Определить способ центрирования, количество шлиц и серию шлицевого соединения по табл. Д.2.
2. По табл. Д.3 определить характер соединения, систему и вид принятых посадок.
3.Указать, чем отличаются посадки центрирующего и не центрирующего элементов.
4. Записать обозначения шлицевогосоединения, вала и втулки.
5. Построить схемы расположения полей допусков заданных посадок.