6.2 Допуски и посадки шлицевых соединений

В связи с ростом требований к качеству изделий, их долговечности и обеспечения высокой точности центрирования и передачи больших крутящих моментов все более широкое применение находят шлицевые соединения.

По профилю зуба шлицевые соединения делятся на прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Прямобочные шлицевые соединения более распространены, однако эвольвентные соединения имеют ряд преимуществ: они могут передавать большие, чем прямобочные, крутящие моменты, имеют меньшую концентрацию напряжений, проще в изготовлении, лучше центрируют сопрягаемые детали, более долговечны.

Шлицевые соединения с треугольным профилем применяют для передачи небольших крутящих моментов при тонкостенных втулках и посадках с натягом.

Для прямобочных шлицевых соединений, в зависимости от передаваемых нагрузок при одном и том же номинальном диаметре сопряжений предусмотрены три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая (при этом средний диаметр не меняется, а меняется только число и высота зубьев). Число зубьев у прямобочных соединений бывают четным.

У легкой и средней серии число зубьев - 6, 8, 10.

У тяжелой серии число зубьев - 10, 16, 20.

Согласно ГОСТ 1139 – 80 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски» и ГОСТ 25346 - 89 в зависимости от эксплуатационных требований и технологии изготовления шлицев возможны три способа центрирования (рис. 6. 4):

по наружному диаметру – D (рис. 6.4, а),

по внутреннему диаметру – d (рис. 6.4, б),

по боковым сторонам зубьев – в (рис. 6.4, в).

Способ центрирования по внутреннему диаметру d обеспечивает точное центрирование и подвижность соединений при высокой твердости материала, из которого изготовлена втулка.

При центрировании по наружному диаметру D подвижность соединений не предусматривается, а сопрягаемые детали термически не обрабатываются.

Способ центрирования по в используется редко, в основном при передаче больших крутящих моментов и для знакопеременных нагрузок (реверсивное вращение). Этот способ позволяет равномерно распределить нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования.

Посадки строятся в системе отверстия и обеспечивают соединения одновременно по двум поверхностям: d и b, D и b , или только по b.

Предпочтение отдано системе отверстия потому, что это резко сокращает номенклатуру дорогостоящих протяжек, которыми обрабатывают шлицевые втулки.

Стандартом установлено большое число посадок для сопряжения вала и втулки. Рассмотрим наиболее предпочтительные из них:

• При центрировании по внутреннему диаметру d следует использовать:

посадки по внутреннему диаметру d: ; ;

посадки по ширине зуба b: ; ; ; ; ; ; ; .

• При центрировании по наружному диаметру D необходимо выбирать:

посадки по наружному диаметру D: ; ;

посадки по ширине зуба b: ; ; ; .

• При центрировании по боковым поверхностям зубьев b используют:

посадки по b: ; ; ; ; ; .

Для не центрирующих диаметров установлены следующие поля допусков:

• при центрирование по d или b

d _вала - а11 и D_втулки - Н12

• при центрировании по D или b:

d_вала - а11 и d_втулки - Н11.

Необходимо научиться расшифровывать условные обозначения шлицевых соединений, в которых содержатся сведения о виде центрирования, числе зубьев и параметры d, D, или b.

Например:

,

где d обозначает вид центрирования по внутреннему диаметру, 8 – число шлицев, 36 - внутренний диаметр d=36мм и посадке d , - наружный диаметр D=40мм и посадка , 7 - ширина шлица 7 и посадка по размеру b .

При этом условное обозначение шлицевого вала будет выглядеть таким образом:

, а

шлицевой втулки:

Рассмотрим другой пример:

,

где D обозначает вид центрирования по наружному диаметру, 8 – число шлицов, 36 – внутренний диаметр, с посадкой , 40 – наружный диаметр, с посадкой по D , – ширина шлица и посадка по этому размеру.

Пример условного обозначения при центрировании по b:

.

Широкое распространение в технике получили шлицевые соединения с эвольвентными профилями по ГОСТ 6033 – 80* «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые эвольвентные. Размеры и допуски» который рассматривает соединения с модулем от 0,5 до 3мм и числом зубьев от 8 до 65.

Особая форма зуба (шлица) предполагает и другие способы центрирования, а именно:

центрирование по боковым поверхностям зубьев (рис. 6.5 а) или по наружному диаметру (рис. 6.5 б).

При центрировании по боковым сторонам установлены допуски на ширину впадины втулки l и толщину зуба вала S, которые имеют общий номинальный размер по дуге делительной окружности.

Для размера l установлено одно основное отклонение Н с выполнением по 7, 9 или 11 степеням точности, т.е. Н7, Н9, Н11.

Для параметра S (толщина зуба вала) установлено десять основных отклонений: а, с, d, f, g, h, k, n, p, r и допуски по 7, 8, 9, 10 и 11 степеням точности. Соединения с центрированием по боковым сторонам зуба выполняются в системе отверстия.

Возможно центрирование и по наружному диаметру D. При этом посадки выбираются, как и для гладких цилиндрических соединения. Окружности впадин втулки D_f имеет допуск по Н7 или Н8, а окружность вершин зубьев вала выполняются с допусками n6, i_S 6, h6 или f7.

При обозначении шлицевых соединений с эвольвентным профилем указывается номинальный диаметр D соединения, его модуль m и обозначение посадки соединения, помещаемое после размеров центрирующих элементов и номер стандарта.

Например:

1) ГОСТ 6033 – 80*, где 50 – номинальный диаметр соединения (D=50 мм), 2 - модуль зуба, и центрирование по боковым сторонам с посадкой .

Другой пример:

2) . ГОСТ 6033 – 80*, где номинальный диаметр соединения, центрирование по D с посадкой ; 2 - модулем зуба.

Контролируются шлицевые соединения калибрами.

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначены шпоночные и шлицевые соединения?

2. Какие бывают шпонки?

3. Как нормируются допуски элементов шпоночного соединения?

4. В какой системе выполняются шпоночные соединения и какие бывают виды соединений?

5. Какие преимущества имеют шлицевые соединения прямобочные перед эвольвентными?

6. Какие основные способы центрирования прямобочных соединений?

7. В какой системе и какие предпочтительные посадки используют в прямобочных шлицевых соединениях?

8. Какие виды центрирования используют при изготовлении эвольвентных шлицевых соединений?