2.2.3 Шлицевые соединения

Цель - изучение конструкций шлицевых соединений, области применения, преимуществах и недостатках, выполняемых функциях, виды шлицев, способы взаимного центрирования соединяемых деталей, применяемые посадки, методы расчета на прочность соединений.

Шлицевые соединения получают при вставлении вала с равно­мерно расположенными по окружности выступами в отверстие ступи­цы, имеющее соответствующие выступам пазы (рис.2.38).

Рис.2.38. Шлицевое соединение : 1-вал, 2- втулка

Соедине­ния служат для передачи крутящего момента и бывают неподвижные и подвижные, т.е. допускающие осевые перемещения ступицы по валу и применяющиеся, например, в коробках перемены передач ( КПП ). Шлицевые соединения имеют преимущества перед шпоночными по прочности, технологичности и взаимной точности соединяемых деталей.

В машиностроении применяют прямобочные, эвольвентные и треу­гольные шлицы (рис.2.39).

Основные параметры шлицевых соединений стандартизованы.

Прямобочное шлицевое соединение при сборке центрируют по на­ружному, или внутреннему диаметру, или боковым граням шлицев. Однако наибольшая точность и простота получается при центрирова­нии по наружному диаметру, т.к. при центрировании по боковым гра­ням шлицев не обеспечивается точная соосность ступицы и вала.

Рис. 2.39. Виды шлицев: прямобочные ,

эвольвентные ,треугольные и трапецеидальные.

Существует три серии шлицевых соединений: легкая, средняя и тяжелая, различающиеся между собой размерами и числом шлицев. Легкая серия используется преимущественно для неподвижных сое­динений при незначительной спокойной нагрузке. Тяжелая серия от­личается наибольшим числом и размерами шлицев и используется при напряженных условиях работы.

Посадки по центрирующим цилиндрическим поверхностям устанав­ливают по системе отверстия. Для отверстия используют посадки - Н7, Н8, а для вала: h7, j7 - редко разбираемые, неподвижные соединения , h7- легкоразбираемые, g6, f7- подвижные со­единения.

В эвольвентном шлицевом соединении боковые поверхности шли­цев и впадин имеют эвольвентный профиль. При этом центрирование соединения проводится по боковым граням или реже по наружному диаметру шли­цев.

По сравнению с прямобочными эвольвентные шлицы имеют такие преимущества как более высокая прочность, точность и простота в изготовлении. Посадка по боковым граням может быть с натягом, с зазором или переходная. Поле допуска пазов - Н7, Н9, поле допуска выступов – h9, или g9.

Шлицы треугольного профиля находят применение в мелкошлицевых соединениях при небольших крутящих моментах. Центрирование осуществляется только по боковым поверхностям шлицев. В серийном про­изводстве мелкие шлицы треугольного профиля часто получают накатыванием.

Расчет шлицевых соединений проводится по напряжениям смятия, возникающим на боковых поверхностях шлицев, и на коррозионно - механическое изнашивание рабочих поверхностей шлицев.

Расчет напряжений смятия (рис.2.40) в соединении проводится в предположении равномерного распределения нагрузки между шлицами и по их длине:

,

где T - крутящий момент;

- средний диаметр соединения ;

h, l - высота и длина шлицев; ;

z - количество шлицев.

Рис. 2.40. Расчетная схема шлицевого соединения

Величина допускаемых напряжений выбирается из спра­вочников с учетом типа соединения (подвижное, неподвижное), условий эксплуатации (легкие, средние, тяжелые) и применяемого материала.

Контрольные вопросы

1. Что называют шлицевым соединением ? В чем их преимущество по сравнению со шпоночными соединениями ?

2. Какие виды шлицевых соединений бывают ?

3. Как рассчитать эвольвентное шлицевое соединение на прочность ?