36 Виды шлицевых поверхностей, их назначение. Технические требования на обработку шлицевых поверхностей

Шлицевые соединения валов и втулок представляют собой многошпоночные соединения, у которых шпонки, называемые шлицами или зубьями, выполнены в одно целое с валом и служат для передачи вращательных движений и крутящих моментов. Шлицы, или зубья, выполненные с валами за одно целое, повышают жесткость вала и обеспечивают требуемое направление и легкость перемещения монтируемых на нем зубчатых колес, муфт, втулок.

Шлицевые соединения применяют для посадок с натягом или зазором деталей различного назначения (зубчатых колёс, шкивов, втулок и др.) на валу. По сравнению со шпоночными шлицевые соединения имеют ряд преимуществ: детали на шлицевых валах лучше центрируются и направляются при передвижении вдоль вала; напряжения смятия на гранях шлицев меньше, чем на поверхностях шпонок; прочность шлицевых валов при динамических и переменных нагрузках выше, чем валов со шпонками.

По форме профиля шлицевые соединения разделяются на прямоугольные , эвольвентные и треугольные .

При обработке шлицев особое внимание уделяется тем элементам, которые являются центрирующими базами при сборке шлицевого соединения. Поэтому технологический процесс изготовления шлицевых соединений проектируется с учётом принятого типа центрирования. В прямоугольных шлицевых соединениях применяют (для изготовления и эксплуатации) три способа центрирования (базирования) шлицевого вала и втулки:

1) по боковым сторонам шлицев;

2) по наружному диаметру шлицев;

3) по внутреннему диаметру шлицев.

Центрирование шлицевого соединения по боковым граням шлицев применяется для соединений с наружным диаметром от 25 до 90 мм, где требуется передача больших крутящих моментов при минимальном боковом зазоре, а точность центрирования не имеет существенного значения. В остальных случаях выполняют с центрированием втулки по внутреннему и наружному диаметрам вала.

В механизмах, где основное внимание уделяется кинематической точности передач, например в механизмах металлорежущих станков, автомобилей, тракторов и др., применяют центрирование по наружному (D) или внутреннему (d) диаметрам шлицев. Выбор наружного или внутреннего диаметра в качестве центрирующего определяется твёрдостью поверхностей шлицевых пазов и размерами соединения.

Если шлицевые пазы отверстия термически не обрабатываются или твёрдость их поверхности допускает калибрование протяжкой после термообработки, то применяют центрирование по наружному диаметру. Если твёрдость поверхностей отверстия не позволяет производить калибрование, то применяют центрирование по внутреннему диаметру. Центрирование по внутреннему диаметру применяют также при обработке длинных валов, подвергающихся термообработке, так как в этом случае возможно одновременное шлифование боковых сторон зубьев (выступов) шлицев и внутреннего диаметра вала.

При центрировании по наружному диаметру на углах шлицевых выступов вала а при центрировании по внутреннему диаметру в углах шлицевых пазов отверстия делают фаски и скругления.

При центрировании по внутреннему диаметру, а также при необходимости обеспечить контакт боковых сторон зубьев вала и пазов отверстия по возможно большей поверхности в углах впадин шлицевого вала делают канавки .

Шлицевые валы с прямоугольными зубьями обрабатывают специальными профильными фрезами для каждого значения диаметра и числа зубьев.

Эвольвентное шлицевое соединение используют для передачи значительных крутящих моментов, а также в тех случаях, когда к точности центрирования сопрягаемых элементов предъявляют повышенные требования.

Эти соединения обладают повышенной прочностью вследствие постепенного утолщения зубьев от вершины к основанию зуба, а также вследствие уменьшения концентрации напряжений у основания. Кроме того, благодаря применению при обработке шлицев червячной фрезы с прямолинейными режущими кромками обеспечиваются более высокие чистота поверхности и точность обработки шлицев, исключающие в большинстве случаев последующее шлифование.

При эвольвентном профиле шлицев можно допускать отделочные виды обработки, применяемые по методу обкатки и др.

Центрирование эвольвентных соединений осуществляют по наружному диаметру, боковым сторонам шлицев и по вспомогательной цилиндрической поверхности (хвостовику). Наиболее часто применяют центрирование по боковым сторонам шлицев.

Треугольные шлицевые соединения используют главным образом для неподвижных соединений при небольших величинах крутящего момента (чтобы избежать применения прессовых посадок), а также для тонкостенных втулок.

Центрирование при этом виде шлицевых соединений осуществляют только по боковым сторонам шлицев.

Технические требования на обработку шлицевых поверхностей

К шлицам предъявляются высокие требования:

- отклонение от параллельности не более 0,03 на 100 мм длины;

- биение внутреннего диаметра не более 0,02 мм;

- повышенные требования к соосности элементов соединения, когда твердость втулки допускает обработку зубьев протяжкой, а вал обрабатывается фрезерованием и окончательным шлифованием по наружному диаметру D (при центрировании по D);

- повышенные требования к совпадению геометрических осей (аналогично с центрированием по D) и если твердость втулки не позволяет обрабатывать шлицы протяжкой ( при центрировании по d).