1.2. Шлицевые соединения

В шлицевых соединениях вращающий момент с вала на ступицу (или наоборот) передается с помощью специальных выступов (зубьев) на внешней цилиндрической поверхности вала, заходящих в соответствующие им пазы (шлицы) на внутренней цилиндрической поверхности ступицы и наоборот. Естественно, что материалом для получения шлицов являются материалы вала и ступицы, для изготовления которых обычно выбирают среднеуглеродистые, стали, типа сталь 45, реже легированные стали, типа сталь 40Х.

В силовых машиностроительных конструкциях в настоящее время обычно используются соединения с прямобочными шлицами (рис. 4.2) и эвольвентными шлицами (рис. 4.3).

Рис. 4.2. Соединение с прямобочными шлицами

Рис. 4.3. Соединение с эвольвентными шлицами

Из соединений с прямобочными шлицами наиболее распространены соединения с центрированием по наружному диаметру (рис. 4.2) или внутреннему диаметру. Геометрические параметрыиэтих соединений стандартизованы и выбираются по справочным таблицам ГОСТ 1139-80 [2] в зависимости от их номинального внутреннего диаметра, равного диаметру отверстия в заготовке ступицы, и серии (табл. 4.2). Стандарт предусматривает три серии: легкую среднюю и тяжёлую. Для одного и того же диаметрас переходом от легкой серии к средней и тяжелой возрастает наружный диаметри увеличивается число шлицов, При этом их ширинауменьшается, а фаскапрактически не меняется. Поэтому соединения средней и тяжелой серий отличаются повышенной нагрузочной способностью.

Таблица 4.2

Геометрические характеристики прямобочных шлицов из ГОСТа 1139-80

, мм	23	26	28	32	36	42		46	52	56	62	72	82
Легкая серия
,мм	26	30	32	36	40	46		50	58	62	68	78	88
, мм	6		7	6	7	8		9	10		12
,мм	0,3			0,4					0,5
	6			8								10
Средняя серия
,мм	28	32	34	38	42	48		54	60	65	72	82	92
, мм	6		7	6	7	8		9	10		12
,мм	0,3	0,4						0,5
	6			8								10
Тяжёлая серия
,мм	29	32	35	40	45	52	56		60	65	72	82	92
, мм	4			5		6	7		5		6	7	6
,мм	0,3	0,4					0,5
	10								16				20

Эвольвентные шлицевые соединения технологичнее прямобочных и обладают большей нагрузочной способностью. Центрирование в соединениях с эвольвентным профилем шлицов выполняют, как правило, по их боковым поверхностям (рис. 4.3), реже по наружному диаметру . За номинальный диаметр соединения принимают его наружный диаметр, равный диаметру заготовки вала, и в зависимости от него определяют по справочным таблицам ГОСТа 6033-80 [2] модульшлицов и их число(табл. 4.3).

Таблица 4.3

Геометрические характеристики эвольвентных шлицов из ГОСТ 6033-80

, мм	, мм
	20	22	25	28	30	32	35	38	40	42	45	48	50	52	55	58	60
1	18	20	24	26	28	30	34	36	38	40	44	46	48	50	54	56	58
1,25	14	16	18	21	22	24	26	29	30	32	34	37	38	40	42	45	46
1,5	12	13	15	17	18	20	22	24	25	26	28	30	32	33	35	37	38
2	8	9	11	12	13	14	16	18	18	20	21	22	24	24	26	28	28

Посадки элементов шлицевых соединений также регламентированы указанными выше стандартами и выбираются по соответствующим справочным таблицам [2].

Отказы шлицевых соединений обычно обусловлены смятием и изнашиванием боковых рабочих поверхностей их зубьев. При этом и смятие, и износ зависят от одного и того же фактора – величины напряжений смятия на этих поверхностях шлицов. Следовательно, прочность по напряжениям смятия можно принять в качестве обобщенного критерия работоспособности шлицевых соединений. Тогда в упрощенной расчётной модели при равномерном распределении нагрузки по длине шлицов определение работоспособности соединений сводится к проверке условия

, (4.2)

где - номинальный передаваемый соединением вращающий момент, Нм;- число зубьев (щлицев);- средний диаметр соединения, мм;- высота шлицев, мм; для прямобочных щлицев:,; для эвольвентных шлицев:,;- длина шлицев;- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по зубьям (шлицам);- допускаемое напряжение смятия; для неподвижных соединений при средних условиях эксплуатации и твердости материала шлицев не более[1].