6.2. Зубчасті (шліцьові) з'єднання

6.2.1. Конструкція і класифікація. Шліцьові з’єднання “вал - маточина” являють собою з’єднання, яке створено виступами-зуб’ями на валі, що входять у западини - шліци відповідної форми у маточині (рис. 6.7). Порівняно із шпонковими зубчасті з’єднання мають такі переваги: більшу несучу здатність при однакових габаритах; більшу міцність вала на втому; високу надійність при передаванні динамічного і реверсивного навантаження; краще центрування деталі. Недоліки: більш складна технологія виготовлення, висока вартість.

Використовуються для жорсткого нерухомого з’єднання маточини із валом, з’єднання деталей з осьовими переміщеннями: для свердлильних шпинделів, карданних валів, рухомих зубчастих коліс у коробках передач і т. п.

С тандартом передбачено три серії з’єднання: легка, середня і важка; вони відрізняються висотою і кількістю зуб'їв (6...20 зуб'їв). За формою профілю розрізняють зуб’я прямобічні, евольвентні і трикутні.

З

Рис. 6.7. Шліцьове з’єднання

’єднання з прямобічними зуб’ями виконують з центруванням по бокових гранях b (рис.6.8, а), по зовнішньому D (рис. 6. 8, б) або внутрішньому d (рис. 6. 8, в) діаметрах. Центрування по діаметрах D i d забезпечує високу співвісність вала і маточини. Центрування по бокових гранях b (рис. 6. 8, в) забезпечує рівномірний розподіл навантаження між зуб’ями; його використовують при ударному та реверсивному навантаженні.

У

Рис. 6.8. З’єднання з прямобічними зуб’ями: а - центрування по бокових гранях b; б - центрування по зовнішньому діаметру D; в - центрування по внутрішньому діаметру d

мовне позначення з’єднання з прямобічними зуб’ями: “D-8х56х62 Н8/ h7х10F 10/ h9 ” (літера, що позначає поверхню центрування - D; z = 8; d = 56 мм; D = 62 мм, посадка діаметра D H8/h7; b =10 мм; посадка розміру b F10/h9).

З’єднання з евольвентними зуб’ями використовують при великих діаметрах (до 500 мм), їх центрування проводять по бокових гранях b (рис. 6.9, а) або зовнішньому діаметру D (б).

П

Рис. 6.9. Шліцьове з’єднання з евольвентними зуб’ями: а - центрування по бокових гранях b; б – центрування по зовнішньому діаметру D

орівняно з прямобічними зуб’ями евольвентний профіль забезпечує більш високу точність і міцність шліців, цей профіль менше послаблює вал.

Позначення з’єднання з евольвентним профілем: “50х2хH9/g9 ГОСТ 6033-80” (номінальний діаметр з’єднання D = 50 мм, модуль m = 2 мм, посадка з’єднання H9/g9, яка розміщується після розміру центруючого елементу).

З’єднання з трикутним профілем зуб'їв виготовляють з центруванням тільки по бічним сторонам зуб’їв і використовують як нерухомі при тонкостінних втулках і обмежених габаритних розмірах по діаметру.

6 .2.2. Основні критерії роботоздатності і розрахунок з’єднання. Основними критеріями роботоздатності і розрахунку зубчастих з’єднань є: 1). Опір робочої поверхні зминанню. 2). Опір спрацюванню від фреттінг-корозії, яка виникає при малих відносних коливальних переміщеннях навантажених поверхонь внаслідок наявності зазорів та деформацій.

Я

Рис. 6.10. Схема розрахунку зубчастих з’єднань

кщо з’єднання навантажене лише обертаючим моментом Т, його розраховують за першим критерієм.

Для спрощеної розрахункової моделі (рис. 6.10):

(6.7)

де T - номінальний обертаючий момент; Kз - коефіцієнт нерівномірності навантаження зуб’їв, k_з = 0,7...0,8; z - кількість зуб’їв; h - робоча висота зуб’їв; l - робоча довжина зуб’їв, d_cр - середній діаметр з’єднання.

Для прямобічних зуб’їв:

для евольвентних зуб’їв ;

,

де m - модуль зуб’їв; [σ_зм] - допустима напруга (див. табл. 6.2, а також табл. 6.1 [9],6 [18] ).

Таблиця 6.2