8.1 Загальна характеристика шліцьових з’єднань

Шліцьові зєднання (splined joint) мають таке ж призначення як і шпонкові. Перевагою цих з’єднань є не тільки їх здатність передавати великі обертові моменти, але й можливість здійснювати відносне переміщення з’єднуваних деталей уздовж осі, легкість складання і розбирання під час ремонту.

Найважливішою перевагою шліцьових з’єднань порівняно з шпонковими є можливість передавати великі обертові моменти, висока міцність і надійність з’єднання, підвищена точність центрування валів і втулок. У машинобудуванні найчастіше застосовуються три різновиди шліцьових з’єднань: з прямобічним, евольвентним і трикутним профілем шліців.

Серед шліцьових з’єднань найбільшого поширення набули прямобічні шліцьові з’єднання, які застосовуються як для рухомих так і для нерухомих з’єднань.

Залежно від величини обертового моменту, що передають шліцьові з’єднання, вони поділяються на три типи: легкої, середньої і важкої серії. Основні розміри і числа зубців прямобічних шліцьових з’єднань встановлені ГОСТ 1139-80 і наведено в таблиці Ж23 (додаток Ж).

Залежно від експлуатаційних і технологічних вимог центрування вала і втулки виконується одним з трьох методів: за зовнішнім діаметром D, за внутрішнім діаметром d і боковими сторонами b шліців (рисунок 8.1).

Центрування за зовнішнім діаметром D (рисунок 8.1, а) рекомендується здійснювати у випадку підвищених вимог до співпадання осей (співвісності) шліцьових деталей і твердість втулки не надто висока та її можна обробляти протягуванням, а вал обробляється фрезеруванням і остаточним шліфуванням по зовнішньому діаметру D. Цей спосіб найбільш простий і економічний.

Центрування за внутрішнім діаметром d (рисунок 8.1, б) здійснюється у випадку підвищених вимог до співпадання осей шліцьових деталей, якщо втулка має високу твердість, що не дозволить оборбити її протягуванням і точний розмір можна дістати при шліфуванні діаметра d. Цей спосіб центруванням значно дорожчий, однак забезпечує високу точність центрування і застосовується у більшості випадків для рухомих з’єднань.

Центрування за боковими сторонами b (рисунок 8.1, в) шліців застосовується у тих випадках, якщо не ставляться підвищені вимоги до точності співпадання осей шліцьових деталей, при передачі значних навантажень і обертових моментів (у карданних валах тракторів і редукторів). Цей спосіб центрування сприяє рівномірному розподіленню навантажень між зубцями, але через невисоку точність центрування застосовується рідко.

8.2 Допуски і посадки прямобічних шліцьових з’єднань

Поля допусків і посадки для розмірів елементів прямобічних шліцьових з’єднань встановлені ГОСТ 1139-80. Рекомендовані цим стандартом переважного застосування поля допусків і посадки залежно від способу центрування шліцьових деталей наведені в таблицях 8.1, 8.2, 8.3.

Таблиця 8.2 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів D і b при центруванні за D (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків		Посадки
Втулки	Вала
Для розміру D
Н7	f7; js6	H7/f7; H7/js6
Для розміру b
F8	f7; f8; js7	F8/f7; F8/f8; F8/js7

Таблиця 8.3 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів d і b при центруванні за d (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків		Посадки
Втулки	Вала
Для розміру d
Н7	f7; g6	H7/f7; H7/g6
Для розміру b
D9; F10	h9; k7; js7	D9/h9; D9/k7; F10/js7

Таблиця 8.4 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів b при центруванні за b (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків		Посадки
Втулки	Вала
F8; D9; F10	js7; e8; f8; d9	F8/js7; D9/e8; D9/f8; F10/d9; F10/f8

Якщо центрування шліцьових деталей здійснюється за одним з параметрів, то інші параметри є нецентруючими, поля допусків для яких: для вала а11, для втулки Н12. Допускається не позначати поля допусків нецентруючих діаметрів.

Граничні відхилення розмірів елементів шліцьових деталей залежно від їх номінальних розмірів і полів допусків визначаються за ГОСТ 25347-89.

Приклад умовного позначення прямобічного шліцьового з’єднання з параметрами z = 8, d = 32, D = 36, b = 6 мм з центруванням за D:

з’єднання D – 8 x 32H12/a11 x 36 H7/f7 x 6 F8/f8;

втулка D – 8 x 32H12 x 36 H7 x 6F8;

вал D – 8 x 32a11 x 36 f7 x 6 f8.

Квалітети центруючих поверхонь 5…10; шорсткість R_a = 0,32…2 мкм. Квалітети не центруючих поверхонь 11…12; шорсткість R_a = 5…20 мкм.

8.3 Алгоритм розрахунок посадок для шліцьових з’єднань

8.3.1 Призначають номінальні розміри і числа зубців заданого прямобічного шліцьового з’єднання за ГОСТ 1139-80 або таблицею Ж23 (додаток Ж).

8.3.2 Проводять обґрунтування і пояснення позначень всіх параметрів шліцьового з’єднання.

8.3.3 Визначають граничні відхилення розмірів елементів шліцьових деталей залежно від їх номінальних розмірів і полів допусків за ГОСТ 25347-89.

8.3.4 Визначають основні характеристики шліцьового з’єднання, а розраховані дані подають у вигляді таблиці.

8.3.5 Проставляють розміри з відхиленнями на складальному і кресленнях шліцьових з’єднань.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. Результати розрахунків заносимо в таблицю 8.5.

Розрахунок приводимо тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю.

4. Приклад розрахунку посадки шліцьового з’єднання

Умова: дано шліцьове з’єднання з умовним позначенням – b - z  d  D  b F8/f9; D = 72 (мм); d = 62 (мм). Згідно умов роботи вибираємо серію. У нашому випадку серія середня. Необхідно розрахувати всі параметри заданого з’єднання і побудувати схему розташування полів допусків для цього з’єднання.

1 Знаючи зовнішній і внутрішній діаметри, вибираємо параметри для шліцьового з’єднання [3].

Отже маємо: b - 8627212 F8/f9.

2 Розшифровка позначень посадки

Умовне позначення шліцьового з’єднання:

b - 8  62  72  12 F8/f9.

Умовне позначення шліцьової втулки:

b - 8  62  72  12 F8 ;

Умовне позначення шліцьового вала:

b - 8  62  72  12 f9;

b – позначення центруючого елемента шліцьового з’єднання, а саме ширини паза, який виконується з підвищеною точністю;

8  кількість шліців;

62  номінальний внутрішній діаметр шліцьового з’єднання;

72 – внутрішній діаметр шліцьової втулки та зовнішній шліцьового вала.

Оскільки в позначенні немає позначення поля допуску для зовнішнього та внутрішнього діаметрів шліцьового з’єднання, то вони виконуються з посадкою, що гарантує значний зазор, а саме 72H12/a11 і 72Н12/f6 ;

12 F8 – ширина шліцьового паза;

F8 – поле допуску шліцьового паза з основним відхиленням F і квалітетом 8;

12 f9 – ширина шліца;

f9 - поле допуску шліца з основним відхиленням h і квалітетом 8.

3 Знаходимо значення відхилень для посадки з таблиць для гладких з’єднань [2], значення заносимо в таблицю 8.5

Таблиця 8.5 – Параметри шліцьового з’єднання

Пара-метр	Шліцева втулка				Шліцевий вал
	поле	ES	EI	TD	поле	es	ei	Td
D = 72	Н12	+0,3	0	0,3	а11	-0,36	-0,55	0,19
d = 62	Н12	+0,3	0	0,3	f6	-0,03	-0,049	0,019
b = 12	F8	+0,043	+0,016	0,027	f9	-0.016	-0,059	0,043

4 Знаходимо посадку зовнішнього діаметра: 72H12/a11;

D_max = D_H + ES=72+0.3 = 72.3 (мм);

D_min = D_H + EI = 72+0 = 72 (мм);

d_max = d_H +es= 72 + (-0,36) = 71.64 (мм);

d_min = d_H +ei= 72 + (-0,55) = 71.45 (мм);

S_max = ES – ei = +0,3 – (-0,55) = 0,85(мм)

S_min = EI – es = 0 – (-0,36) = 0,36(мм).

5Знаходимо посадку внутрішнього центруючого діаметра 62H12/f6;

D_max = D_H + ES=62+0.3 = 62.3 (мм);

D_min = D_H + EI = 62 + 0 = 62 (мм);

d_max = d_H +es= 62 + (-0,03) = 61.97 (мм);

d_min = d_H +ei= 62 + (-0,049) = 61.951 (мм);

S_max = ES – ei = +0,3 – (-0,049) = 0,251(мм)

S_min = EI – es = 0 – (-0,03) = 0,03(мм).

6 Знаходимо посадку ширини шліца: 12F8/f9;

D_max = D_H + ES=12+0.043 = 12.043 (мм);

D_min = D_H + EI = 12 + 0,016 = 12,016 (мм);

d_max = d_H +es= 12 + (-0.016) = 11.984 (мм);

d_min = d_H +ei= 12 + (-0,059) = 11,941 (мм);

S_max = ES – ei = +0,043 – (-0,059) = 0,102(мм)

S_min = EI – es = +0,016 – (-0.016) = 0,032(мм).

Розраховані значення заносимо в таблицю 8.6

7 Креслимо ескізи шліцьової втулки, шліцьового вала та шліцьового з’єднання та вказуємо на них розміри та шорсткість відповідних поверхонь.

Таблиця 8.6 – Характеристика шліцьового з’єднання

Параметр	втулка		вал		зазор
	Dmax	Dmin	dmax	dmin	Smax	Smin
Зовнішній діаметр D=72	72.3	72	71.64	71.45	0.85	0.36
Внутрішній діаметр d=62	62.3	62	61.97	61.951	0.83	0.34
Ширина шліца b=12	12.043	12.016	11.984	11.941	0.102	0.032