Лекция 21.

Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений.

Допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночные соединения находят широкое применение в узлах передающих крутящий момент. Их применяют тогда, когда к точности центрирования соединяемых деталей не предъявляют особых требований. Размеры, допуски и посадки большинства типов шпоночных соединений унифицированы для всех стран членов СЭВ.

Систему допусков и посадок шпоночных соединений рассмотрим на примере соединений с призматическими шпонками, получившими наибольшее распространение.

Для получения различных посадок призматических шпонок СТ СЭВ 57-73 установил поля допусков на ширину в шпонок, пазов валов и втулок.

b

J_s9

D10

h9 N9

Н9 Р9 Р9

– Поле допуска на ширину шпонки.

– Поле допуска на ширину паза вала.

– Поле допуска на ширину паза втулки.

Шпонки нужно изготовлять только с допуском h9, что делает возможным их централизованное изготовление вне зависимости от посадок.

Установлены следующие три типа шпоночных соединений:

- свободное; - нормальное; - плотное.

Для свободного соединения установлены поля допусков для паза на валу Н9 и для паза во втулке D10. При этом образуются посадки с зазором.

Для нормального соединения установлены поля допусков для паза на валу N9 и для паза во втулке J_s9. При этом образуются и переходные посадки.

Для плотного соединения установлены поля допусков для паза на валу и во втулке Р9. При этом также образуются переходные посадки, но с большей вероятностью натягов.

Стандартом нормированы отклонения высоты шпонки h по h11, глубины паза на валу t₁ и паза во втулке t₂, а также длины шпонок по h14. На длину шпоночных пазов на валу отклонения устанавливаются по Н15.

Допуски и посадки шлицевых соединений.

Шпоночные соединения из-за среза шпонок, концентрации напряжений обладают недостаточной несущей способностью.

Шлицевые соединения передают большие крутящие моменты, имеют большую усталостную прочность и высокую точность центрирования и направления. Это достигается равномерным расположением шлицев и высокой точностью их изготовления.

В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямобочные, эвольвентные и треугольные.

Наибольшее распространение получили шлицевые соединения с прямобочным профилем зуба, имеющие чётное число зубьев (6, 8, 10, 16 или 20). Для каждого стандартизованного диаметра установлено три градации высот и чисел зубьев. В соответствии с этим соединения делят на лёгкую, среднюю и тяжёлую серию.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба стандартизованы для модулей m = 0,5…10 мм, для диаметров D = 4…500 мм и чисел зубьев z = 6…82. Угол профиля зуба α = 30^°.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев по сравнению с прямобочными обладают большей нагрузочной способностью, имеют меньшую концентрацию напряжений, обеспечивают лучшее центрирование.

На шлицевые соединения с треугольным профилем общесоюзного стандарта нет. Имеются отраслевые нормали. Применяют их реже (рулевые колонки, тормозные валы) при невысоких требованиях к точности центрирования.

Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зубьев.

Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зависят от их назначения и принятой системы центрирования по диаметрам D, d или по боковой поверхности зубьев (размер b).

Центрирование по d целесообразно в тех случаях, когда втулка имеет высокую твёрдость и её нельзя обработать чистовой протяжкой. В этом случае и шлицевый вал и шлицевую втулку шлифуют по диаметру d. Центрирование по диаметру d обеспечивает точное центрирование. Его применяют обычно для подвижных соединений (подвижные шестерни коробок скоростей).

d

Центрирование по D рекомендуется, когда втулку термически не обрабатывают или когда твёрдость её материала после термообработки допускает калибровку протяжкой, а вал – фрезерование до получения окончательных размеров зубьев. При этом вал по наружному диаметру шлифуют. Такой способ центрирования прост, экономичен. Его применяют для неподвижных соединений, поскольку в них отсутствует износ от осевых перемещений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.

D

Центрирование по боковым поверхностям зубьев размером b целесообразно при передаче знакопеременных нагрузок, больших М_кр, а также при реверсивном движении. Этот метод центрирования обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между зубьями, но не обеспечивает точное центрирование (применяется редко).

b

Посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем строят по системе отверстия. Их осуществляют по центрирующей цилиндрической поверхности и одновременно по боковой поверхности и зубьев или только по боковой поверхности зубьев, т.е. по D и b, по d и b, или только по b. Отклонения отсчитывают от номинальных размеров D, d, b.

Основные отклонения и поля допусков для размеров D, d, b взяты из СТ СЭВ 145 – 75.

Рекомендуемые для шлицевых соединений посадок приведены в СТ СЭВ 187–75 причём выделены предпочтительные посадки, например, для диаметра d ,, для диаметра D,, по размеру b,. Эти посадки дают соединения с зазором. Для получения соединений с переходными посадками рекомендованы посадки для d и D,.

Для нецентрирующих диаметров установлены посадки: для D , для d. При этом по не центрирующему диаметру создаются значительные зазоры обеспечивающие сопряжение только по посадочным поверхностям и облегчающие сборку.

Обозначение прямобочных шлицевых соединений.

Обозначение должно содержать: букву, обозначающие поверхность центрирования, число зубьев, номинальные размеры D, d, b с указанием посадок после размеров. Допускается не указывать в обозначении посадку нецентрирующего диаметра.

Например: z = 8; d = 63; D = 40; b = 7 мм.

Центрирование по d – ;

Центрирование по D – ;

Центрирование по b – .

Если нужно указать отдельно обозначение вала или отверстия шлицевого соединения, записывают

;

.

Допуски и посадки шлицевых соединений с эвольвентным профилем зубьев.

В эвольвентных шлицевых соединениях втулку относительно вала центрируют по боковым поверхностям или по наружному диаметру

Центрирование по внутреннему диаметру не рекомендуется из-за малых размеров опорных площадок во впадинах зубьев.

Рекомендуемые посадки приведены в приложении к СТ СЭВ 259 – 76. Величины отклонений берут из СТ СЭВ 144 – 75.

Посадки строятся только в системе основного отверстия.

Обозначение эвольвентных шлицевых соединений.

Обозначение должно содержать номинальный диаметр соединения D, модуль–m, обозначение посадки по центрирующей поверхности и номе стандарта СТ СЭВ 259–76

Например: D = 50 мм; m = 2 мм.

• уцентрирование по боковой поверхности зубьев

СТ СЭВ 259 – 76;

• уцентрирование по наружному диаметру

СТ СЭВ 259 – 76.

Шлицевые соединения с треугольным профилем зубьев.

Шлицевые соединения с треугольным профилем имеют мелкие зубья. Угол профиля характеризуется углом впадины вала 2β. Основные параметры соединений этого типа: m = 0,3…0,8 мм; z = 15…70; 2β = 90° или 72°.

Такие соединения не стандартизированы. Их применяют чаще всего вместо посадок с натягом, когда натяг по каким-либо причинам нежелателен или при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов.

Такие соединения центрируются только по боковым сторонам зубьев, а по внутреннему и наружному диаметру имеют зазоры.

Допуски и посадки устанавливают ведомственными нормалями и рекомендацией СЭВ РС СЭВ 656 – 66.