Зубчатые (шлицевые) соединения

Зубчатые соединения образуются при наличии нагруженных зубьев на валу и внутренних – в отверстии ступицы. Стандартом предусмотрены три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая, отличающиеся высотой и числом зубьев. По форме профиля различают зубья прямобочные, эвольвентные и треугольные.

Рисунок 1 - Зубчатое соединение

а) прямобочные зубья; б) эвольвентные зубья; в) треугольные зубья.

Рисунок 2 - Классификация по форме профиля

Соединения с прямобочными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням, по наружному или внутреннему диаметрам. Центрирование по d или D обеспечивает высокую соосность вала и ступицы. Центрирование по b обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям.

а) центрирование по боковым граням; б) центрирование по наружному диаметру;

в) центрирование по внутреннему диаметру.

Рисунок 3 - Соединение с прямобочными зубьями

Соединения с эвольвентными зубьями предпочтительны при больших диаметрах валов. Центрирование выполняют по боковым граням или наружному диаметру.

а) центрирование с боковыми грянами; б) центрирование по наружному диаметру вала.

Рисунок 4- Соединение с эвольвентными зубьями

Размеры шлицев и их количество выбирают из рекомендаций, в зависимости от диаметра вала, и в дальнейшем проверяют на прочность.

Основными критериями работоспособности и расчета зубчатых соединений являются:

1) Сопротивление рабочих поверхностей смятию;

2) Сопротивление изнашиванию от коррозии. Поэтому расчет ведется с учетом давления смятия.

В упрощенной модели принято равномерное распределение нагрузки по длине зубьев. При этом получают напряжение смятия:

σ_см= 2Т/(К₃zhd_срl)≤ [σ_см],

где Т- номинальный крутящий момент; К₃= 0,7…0,8 – коэффициент неравномерности нагрузки; z – число зубьев; h- рабочая высота зубьев; l – рабочая длина зубьев; d_ср – средний диаметр соединения.

Стандартом предусмотрены уточненные расчеты на смятие и износ, которые выполняются с учетом срока службы соединения.

Рисунок 5 - Распределение нагрузки по длине зубьев

1.4 Cоединение деталей посадкой с натягом (прессовые соединения) Общие сведения

Соединение двух деталей по круговой цилиндрической поверхности можно осуществить без примене­ния болтов, шпонок и т. д. Для этого достаточно при изготов­лении деталей обеспечить натяг посадки, а при сборке запрессовать одну деталь в другую (рис. 7.1)*.

Натягом N называют положительную разность диаметров вала и отверстия: N=B—А. После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр d посадочных поверх­ностей становится общим. При этом на поверхности посадки

возникают удельное давление р и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки. Защемление вала во втулке позволяет, кроме того, нагружать соединение изгибающим моментом. В инженерной практике такое соединение называют прессовым.

С борку любою прессового соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала