Зубчасті (шліцеві) та профільні з’єднання Основні типи зубчастих з’єднань і області використання

У випадках, коли не можна забезпечити міцність шпонкових з’єднань деталей із валами (через обмежену довжину маточини), використовують зубчасті з’єднання. Такі з’єднання утворюються за допомогою зубців (шліців), що нарізають на поверхнях вала та отвору маточини деталі, яка з’єднується з валом.

За формою профілю зубців розрізняють три типи з’єднань:

прямокутні;

евольвентні;

трикутні.

З’єднання з прямокутним профілем зубців виготовляють із центруванням:

за внутрішнім діаметром ;

за зовнішнім діаметром ;

за бічними гранями зубців(розмір ).

Центрування за внутрішнім і зовнішнім діаметрами забезпечує більш високу точність з’єднання, а центрування за бічними гранями зубців – більш рівномірний розподіл навантаження на зубці.

Прямокутні зубці використовують для зовнішніх діаметрів валів від 14 до 125 мм; число зубців від 6 до 20. ГОСТ 1139– 80 передбачає з’єднання трьох серій: легкої, середньої та важкої. Із переходом від легкої до середньої та важкої серій при одному і тому ж діаметрі зростає діаметр і збільшується число зубців Тому з’єднання середньої та важкої серій відрізняються підвищеною несучою здатністю.

Рисунок 1. Шліцьові профільні з’єднання

Умовне позначення та допуски з’єднань із прямокутним профілем зубців регламентовані стандартами. Умовне позначення з’єднання складається: у літери, що позначає поверхню центрування; числа зубців і номінальних розмірів з’єднання (рисунок); позначення посадок діаметрів та розміру , які розміщені після відповідних розмірів.

Із розглянутих типів зубчастих з’єднань розповсюдженими є з’єднання з прямокутним профілем зубців. Вони використовуються для поєднання з валами зубчастих коліс, напівмуфт та інших деталей. Такі з’єднання можуть бути рухомими або нерухомими. З такою ж метою використовують з’єднання з евольвентним профілем зубців, які порівняно з іншими більш технологічні та здатні передавати більші навантаження.

Зубчасті з’єднання порівняно із шпонковими мають переваги: можливість передачі більших обертових моментів (при однакових довжинах маточини) завдяки значно більшій поверхні контакту з’єднаних деталей та більш рівномірному розподілу навантаження по цій поверхні; більш точне центрування деталей на валу; краще напрямлення деталей при переміщенні їх уздовж вала.

У більшості випадків зовнішній діаметр зубчастого з’єднання визначається з умов міцності та жорсткості вала або технологічними міркуваннями. При призначенні довжини зубчастого з’єднання керуються співвідношенням .

Розрахунок зубчастих з’єднань

Основним критерієм працездатності зубчастих з’єднань є опір робочих поверхонь зминанню та спрацьовуванню, яке виникає через відносні мікропересування навантажених поверхонь унаслідок деформацій вала та зазорів у деталях з’єднання (корозійно-механічне спрацьовування).

У загальному випадку для всіх типів зубчастих з’єднань, навантажених обертовим моментом , умовне напруження зминання робочих поверхонь зубців визначають за формулою

;