Нормирование точности и технические измерения

профилем по ГОСТ 1139 -80 зависят от серии (легкая няя, тяж елая). При одном и том же внутреннем диаметрТбо"

сопряжения (посадки) могут осущ ествляться по трем поверх­ ностям (по наружной цилиндрической поверхности D, внут­ ренней цилиндрической поверхности d и по боковым поверх­ ностям впадин втулки и ш лиц вала Ъ). Сложности сопряж ения по трем поверхностям одновременно (неоправданно высокие требования к точности всех элементов по размерам, форме и расположению) привели к определенным особенностям реш е­ ния задач:

-для любого шлицевого соединения введены понятия цент­ рирующей поверхности и нецентрирующ их поверхностей;

-в шлицевом соединении осуществляются как минимум два сопряжения - по центрирующей поверхности и по одной из нецентрирующих поверхностей;

-по нецентрирующим поверхностям сопряжения назначают посадки с большими гарантированными зазорами и грубыми полями допусков, либо даже предусматривают зазор по номи­ нальным размерам (без образования посадки).

Сопряжения по боковым поверхностям ш лиц (по размерам Ъ) осуществляются в любом шлицевом соединении (прямобочном, эвольвентном, треугольном) вне зависимости от выбора центрирующего элемента.

Принципиально возможны три метода центрирования в любом шлицевом соединении втулки и вала (по наружной цилиндрической поверхности D, внутренней цилиндрической поверхности d и по боковым поверхностям ш лиц Ъ). Схема­ тическое изображение методов центрирования в шлицевом соединении представлено на рис. 3.112.

На схемах центрирования по наружному диаметру D (рис. 3.112, а), по внутреннему диаметру d (рис. 3.112, б), по бо­ ковым сторонам зубьев Ъ (рис. 3.110, в) условно показаны за­ зоры по нецентрирующим диаметрам.

Выбор метода центрирования определяется эксплуатацион­ ными требованиями и технологией получения ш лицевых по­ верхностей. Для получения ш лиц на валу заготовку в виде гладкого вала обычно обрабатывают специальным инструмен­

321

том (фасонная фреза, ш лифовальный круг). Инструмент имеет профиль, соответствующий форме впадины, причем полный профиль получают за один или несколько проходов.

а б в

Рис. 3.112. Схемы центрирования в прямобочных шлицевых

соединениях:

а —центрирование по наружному диаметру D; б - центрирование по внутреннему диаметру d; в - центрирование по боковым сторонам зубьев Ъ

\

Ш лицевое отверстие в серийном и массовом производстве получают протягиванием (обработка протяж кой - специаль­ ным многолезвийным реж ущ им инструментом, образующим полный профиль ш лицевого отверстия за один проход инстру­ мента). Протягивание может быть окончательной операцией или после него осуществляют дополнительную обработку де­ тали. Если после протягивания деталь закаливаю т, дополни­ тельная обработка центрирующего элемента становится необ­ ходимой, поскольку термообработка сложной детали приводит к короблению поверхности и искаж ению геометрических па­ раметров (деталь «ведет»).

Ц ентрирование по наружному и внутреннему диаметрам соответствующих цилиндрических поверхностей (D и d) при­ меняю т для обеспечения сравнительно высоких требований к соосности втулки и вала. Центрирование по боковым поверх­ ностям зубьев Ь применяю т при менее высоких требованиях к соосности и необходимости снизить динамические нагрузки на ш лицы . Д инамические ударные нагрузки в ш лицевых соеди­ нениях возникаю т из-за зазоров между боковыми сторонами ш лиц и ш лицевы х впадин при работе изделия в реверсивном и старт-стопном реж им ах.

Точность центрирования втулки и вала по наружному и внутреннему диаметрам (D и d) практически одинакова, и вы­

322

бор центрирующего элемента в таких случаях определяется требованиями к конструкции и возможностями технологии^ ского оборудования.

Центрирование по D применяю т в соединениях, переда­ ющих небольшой крутящ ий момент, когда допускается срав­ нительно невысокая твердость втулки - (40...45) HRC. Такой метод центрирования применяю т для неподвижных соеди­ нений или соединений со сравнительно редкими взаимными осевыми перемещ ениями деталей, в которых практически от­ сутствует износ поверхностей. Втулку (обычно после нормали­ зации) окончательно обрабатывают чистовой протяж кой.

Центрирование по d применяется для подвижных ш лице­ вых соединений передающих большие крутящ ие моменты. В таких соединениях втулка должна быть достаточно твердой, а поскольку закаленную поверхность нельзя обработать чистовой протяжкой, окончательной технологической операцией обра­ ботки шлицевого отверстия является шлифование по внутрен­ нему диаметру. Поля допусков диаметров d и D и размера Ъ шлицевых вала и втулки, а такж е рекомендуемые посадки для прямобочных шлицевых соединений при различных способах центрирования регламентируются ГОСТ 1139-80 и приведены в табл. 3.31-3.33.

Таблица 3.31 Поля допусков нецентрирующих элементов

шлицевых сопряжений

Таблица 3.32 Поля допусков центрирующих элементов

шлицевых сопряжений

323

Окончание табл. 3.32

У словные обозначения на чертеж ах Условное обозначение шлицевого соединения содержит:

-б у к в у , означающую поверхность центрирования;

- число ш лиц и номинальные размеры d, D и Ъ соединения; —обозначения посадок, помещенные после соответству­

ющ их размеров.

Поля допусков нецентрирую щ их диаметров допускается в обозначении не указы вать.

Примеры условных обозначений разных сопряжений для шлицевого прямобочного соединения с числом зубьев 2 = 6, вну­ тренним диаметром d = 28 мм, наружным диаметром D = 32 мм, шириной зуба Ъ = 7 мм представлены ниже.

Обозначение сопряжения при центрировании по внутренне­ му диаметру d, с посадкой по центрирующему диаметру Н7/е&

и по ширине зуба D 9//8:

d - 6 х 28 Н7 /е8 х 32 Н12 / a l l х 7 D9 / / 8 .

Обозначение при центрировании по наружному диаметру D, с посадкой по центрирую щ ему диаметру H 8 /h 7 и по шири-

324

не зуба F10/H9:

D - 6 х 28 х 32 HS /h i х 7 F10 /h9.

Обозначение при центрировании по боковым сторонам Ь зу­ бьев:

Ь - 6 х 28 х 32 Н 1 2 / a l l х 7 1)9 /А8.

Условные обозначения отдельных ш лицевых поверхностей (внутренней и наружной) отличаются тем, что вместо посадок записывают обозначения полей допусков соответствующих размеров. Пример условного обозначения втулки при центри­ ровании по внутреннему диаметру:

d - 6 х 28 Н7 х 32 H I 2 х 7 D9.

Пример условного обозначения вала при центрировании по внутреннему диаметру:

d —6 х 28 eS х 32 a l l х 7 fS.

Параметры эвольвентных ш лицевых соединений, вклю чая число ш лиц (зубьев), значения модулей, поля допусков и по­ садки определены ГОСТ 6033-80. Преимуществами эвольвентного профиля ш лиц перед прямобочным являю тся возможность обеспечить несколько лучшее центрирование по боковым по­ верхностям зубьев, а такж е меньшие габариты при передаче одинаковых моментов. Эвольвентный ш лиц имеет повышен­ ную прочность на изгиб, поскольку утолщается к основанию.

В эвольвентных ш лицевых соединениях центрирование по боковым поверхностям зубьев применяю т чащ е, чем по на­ ружному диаметру. Допускается и центрирование по внут­ реннему диаметру (при этом профиль следует вы полнять с плоской или закругленной формой дна впадины), но такое центрирование практически не применяется.

Поскольку эвольвентные ш лицы и впадины имеют перемен­ ную ширину, для них в отличие от прямобочных ш лицевых поверхностей разработаны специальные допуски (с разными степенями точности) и оригинальные обозначения (сначала степень точности, затем - основное отклонение).

На толщину ш лиц вала и ш ирину впадин втулки установ­

допуск, вклю чаю щ ий допуски на собственно размер элемента и допуски на отклонения формы и располож ения элементов профиля ш лиц и впадин.

325

Д ля ш ирины впадин втулки нормировано одно основное от­ клонение Н и степени точности 7, 9 и 11» На толщ ину ш лиц вала установлены десять основных отклонений (а , е, d> /, g, h, k, п 7р, г) и степени точности от 7 до 11»

Обозначения эвольвентных ш лицевы х соединений вклю ча­ ют значения номинального диаметра D, модуля т, обозна­ чение посадки, помещаемое после обозначений размеров или модуля, и номер стандарта.

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с центрированием по боковым поверхностям зубьев:

50 х 2 х 9 H /9 g ГОСТ 6033-80

(D = 50 мм, модуль пг = 2 мм, посадка по боковым сторонам ш лиц 9 Н / 9g).

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с диаметром D — 50 мм, т = 2 мм, с центрированием по D и посадкой по центрирую щ ему диаметру H7/g6:

50 х H 7 /g 6 х 2 ГОСТ 6033-80.

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с диаметром D = 30 мм, т = 1,25 мм, при центрировании по внутреннему диаметру df с посадкой по центрирующему диа­ метру H 7/d6:

i 30 х 1,25 х Н 7 /<26 ГОСТ 6033-80.

Кроме норм точности размеров к ш лицевым поверхностям деталей предъявляю т дополнительные требования по точно­ сти формы и располож ения поверхностей, а такж е определен­ ные требования к их м икрогеометрии.

При назначении допусков формы и расположения элемен­ тов ш лицевы х соединений можно руководствоваться следу­ ющ ими рекомендациями (рис. 3.113).

Д ля прямобочных ш лицевы х соединений:

- допуски параллельности плоскости симметрии шлицев вала (или пазов ш лицевой втулки) относительно оси центри­ рующей поверхности на длине 100 мм не должны превышать 0,03 мм - в соединениях повышенной точности (с допусками размеров Ь от IT6 до IT8) и 0,05 мм - в соединениях нормаль­ ной точности (с допусками размеров Ъ от IT9 до IT10). При центрировании по боковым сторонам ш лиц выбирают допол­ нительную базу - ось одной из нецентрирую щ их поверхностей шлицевого вала (обычно с более ж естким допуском);

326

ностей подш ипниковых ш еек вала) следует назначать по седьмой степени точности ГОСТ 24643 при допусках центри­ рующих поверхностей 6 ...8 квалитетов и по восьмой степени точности при допусках центрирую щ их поверхностей 9 ... 10 квалитетов.

]тГШв]

Рис. 3.113. Обозначения допусков параллельности и радиального биения элементов наружной шлицевой поверхности:

а- при центрировании по внутреннему диаметру;

б- при центрировании по наружному диаметру;

в- при центрировании по боковым сторонам шлиц.

База БВ —конструкторская база вала (общая ось посадочных

поверхностей под подшипники).

База Д - ось выбранной нецентрирующей поверхности шлицевого вала при центрировании по боковым сторонам шлиц

Для эвольвентных ш лицевых соединений предельные зна­ чения радиального биения Fr и допуска направления зуба следует принимать по ГОСТ 6033.

Параметры шероховатости поверхностей элементов прямобочных и эвольвентных ш лицевых соединений должны быть

327

согласованы с самыми ж естким и допусками макрогеометрии. Значения параметра R a не должны превыш ать 1,25 мкм для центрирую щ их поверхностей, 2,5 мкм для нецентрирующ их боковых поверхностей ш лцц подвижны х соединений, а для неподвиж ны х соединений - 4,0 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей ш лиц и 10 мкм для нецентрирующих цилиндрических поверхностей ш лиц.

Контроль элементов шлицевых соединений

Д ля контроля ш лицевых деталей применяют калибры. В соответствии с принципом Тейлора применяют комплексные проходные калибры, которые представляют собой прототип со­ прягаемой детали (шлицевой вал или втулку с длиной, соот­ ветствующей длине шлицевого сопряжения) и комплект непро­ ходных калибров для поэлементного контроля (рис. 3.114).

Проходные калибры осуществляют комплексный контроль

дить под действием собственного веса на всей длине контро­ лируемой поверхности.

К аж ды й из непроходных калибров проверяет только соб­ ственно размер соответствующего элемента. Непроходными калибрам и каж ды й из элементов детали проверяют в ряде сечений, причем прохождение в любом из контролируемых сече "

Рис. 3.114. Калибры для контроля шлицевых валов (а) и втулок (б)

328

Допуски калибров для контроля ш лицевых деталей ре­ гламентированы ГОСТ 7951-80 (для прямобочных) и ГОСТ 24969-81 (для эвольвентных ш лицевых деталей).

3.12. Взаимозаменяемость, методы средства контроля зубчатых колес и передач

Зубчатые колеса и передачи классифицирую т по различ ­ ным признакам:

-по виду поверхностей, на которых располагаются зубцы (цилиндрические и конические, внутреннего и внешнего за­ цепления);

-по направлению зубцов (прямозубые, косозубые, винто­ вые, шевронные);

-по профилю зубцов (эвольвентные, циклоидальны е, часо­ вые, цевочные, Новикова);

-по направлению осей вращ ения (цилиндрические - с па­ раллельными осями, конические - с пересекаю щ имися, вин­ товые и червячные - со скрещ иваю щ имися).

Основания классиф икации не исчерпываются приведенны ­ ми примерами.

Требования, предъявляемые к точности зубчатых передач, зависят от функционального назначения передач и условий их эксплуатации. В приборах, делительных м аш инах, в тех­ нологическом оборудовании для нарезания резьбы и зубчатых колес применяют так называемые отсчетные передачи, в ко ­ торых главное внимание уделяют пропорциональности углов поворота зубчатых колес (кинематической точности переда­ чи). Кинематическую точность передачи достаточно полно ха­ рактеризует постоянство передаточного отнош ения за полный оборот зубчатого колеса. Колеса этих передач в большинстве

случаев имеют малый модуль и работают при малы х нагруз­ ках и низких скоростях.

В редукторах турбин и высокооборотных двигателей, дру­ гих изделиях с высокой круговой частотой вращ ения приме­ няют «скоростные передачи» (высокоскоростные, быстроход­ ные передачи), для которых основными являю тся требования к плавности работы, что необходимо для сниж ения уровня вибраций и шума при работе изделия. Основными причина­ ми неплавной работы являю тся такие погрешности зубчатых колес, как неправильное взаимное расположение зубьев (по­

329

греш ности ш ага) и неточность формы рабочих поверхностей (погрешности формы профиля зубьев).

Колеса скоростных передач, как правило, имеют средние модули и передают не7слиш ком большие моменты, однако их зубья могут подвергаться значительным динамическим воз­ действиям .

Достаточно часто встречаются в технике «силовые» или тя­ жело нагруж енные зубчатые передачи, к точности и скорости вращ ения колес в которых не предъявляю т высоких требова­ ний (передачи в домкратах, лебедках, прессах и т.д.). При пе­ редаче больших крутящ их моментов требуется хороший кон­ такт боковых поверхностей зубьев в передаче и максимальное использование площ ади рабочих поверхностей зубьев.

Деление зубчатых передач на «отсчетные» и «силовые» достаточно условно, поскольку все они передают крутящие моменты и все долж ны обеспечить пропорциональность углов поворота. Н апример, передачи в механических или электронно-механических часах вполне могут оказаться «си­ ловыми» , если малые по абсолютному значению крутящие моменты передаются узким и зубцами с мелким модулем.

Если у зубчатых передач нет явно выраженного эксплуата­ ционного характера, их относят к передачам общего назначе­ ния. К таким передачам не предъявляю т повыш енных требо­ ваний по точности.

Эвольвентное зацепление теоретически способно работать при нулевых боковых зазорах (толщ ина зуба, находящегося в зацеплении, равна ш ирине впадины ответного колеса). Пере­ дача, изготовленная точно по номинальным параметрам (тео­ ретическая зубчатая передача), является беззазорной двух­ профильной (контакт зубьев колес происходит одновременно по правы м и левым боковым профилям) и имеет постоянное

лес.

Однако неточности изготовления зубчатого венца приводят к искаж ению формы и взаимному смещению реальных профи­ лей зубьев, что может вызвать их деформацию или поломку, если толщ ина зуба будет больше ш ирины впадины . Смещение реальных профилей зубьев может такж е быть следствием не­

380