Шлицевые соединения

Шлицевые (зубчатые) соединения вал – ступица представляют собой соединения, образуемые выступами (зубьями) на валу, входящими во впадины соответствующей формы в ступице. Эти соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполняются за одно целое с валом.

Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными имеют следующие преимущества:

1. Большую несущую способность при одинаковых габаритах из-за значительно большей рабочей поверхности и равномерного распределения давления по высоте зубьев;

2. Большую усталостную прочность вала со шпоночными канавками;

3. Детали на шлицевых валах лучше центруются и имеют лучшее направление при передвижении вдоль вала.

Соединения обеспечивают жесткое фиксирование деталей в окружном направлении и допускают осевые перемещения (подвижных соединений).

По форме профиля зубьев различают три типа соединений:

1) прямобочные;

2) эвольвентные;

3) треугольные.

1.
Соединение с прямобочными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням (рис. 21.6, а) зубьев, по наружному (рис. 21.6, б) или внутреннему (рис. 21.6, в) диаметру вала.

Стандартом предусмотрены три серии соединений (легкая, средняя и тяжелая), которые отличаются высотой и количеством зубьев. Число зубьев изменяется в пределах от 6 до 20. У соединений тяжелой серии зубья выше, а их количество больше, чем у соединений средней и легкой серий. При выборе способа центрирования руководствуются следующим. Центрирование по диаметрам D или d обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням. Центрирование по боговым граням обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Поэтому его применяют при тяжелых условиях работы. Диаметр центрирования (наружный или внутренний) выбирают из технологичных условий. Если твердость материала втулки позволяет обработку протяжкой (НВ<350), рекомендуют центрирование по наружному диаметру. При этом центрирующие поверхности втулки калибруют протяжкой, а центрирующие поверхности вала – шлифованием.

При высокой твердости втулки рекомендуют центрирование по внутреннему диаметру. В этом случае центрирующие поверхности отверстия и вала можно обрабатывать шлифованием.

Условное обозначение соединения с прямобочными зубьями в соответствии с ГОСТ 1139-80 должно содержать: букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев z и номинальные размеры d, D, b соединения; обозначения посадок диаметра и размера b, помещенные после соответствующих размеров. Например, при z=8, d=42, D=48, b=8 обозначение соединения с прямобочными зубьями с центрированием по наружному, с посадкой по диаметру центрирования и по размеру b - имеет вид .

Рекомендуемые посадки для размера b:

- для неподвижных соединений при центрировании по D;

- для подвижных соединений при центрировании по d.

2. Соединения с эвольвентными шлицами выполняют с центрированием по боковым граням (рис. 21.7,а) или по наружному диаметру вала (рис. 21.7,б). Наиболее распространен первый способ центрирования.

Эвольвентные зубья применяют при диаметрах от 4 до 500 мм при z=6¸82.в соответствии со стандартом ГОСТ 6033-80 угол исходного контура a=30°, за номинальный диаметр соединения применяют его наружный диаметр

где m – модуль соединения;

х – коэффициент смещения.

Обозначение соединения с эвольвентным профилем должно содержать: номинальный диаметр D, модуль m, обозначение посадки соединения, помещаемое после размеров центрирующих элементов, номер стандарта ГОСТ 6033-80. Например, обозначение соединения при D=50, m=2 с центрированием по боковым поверхностям зубьев имеет вид ГОСТ 6033-80.

Рекомендуемые посадки:

- для неподвижных соединений;

- для подвижных соединений.

3. Соединения с треугольными зубьями не стандартизированы, их применяют главным образом как неподвижные при тонкостенных втулках. Это соединение имеет большое число мелких зубьев, что позволяет регулировать положение ступицы на валу в окружном направлении.

По рекомендации СЭВ угол профиля b=60° (рис. 21.8) при номинальных диаметрах до 60 мм.

Кроме таких соединений в машиностроении изготавливают соединения с другими углами профиля 72°, 90° и др. и D=5¸75 мм.

В быстроходных передачах авиационных изделий точность центрирования шлицевых соединений часто недостаточна.

Для ее повышения центрирование осуществляют по вспомогательным поверхностям: коническим и цилиндрическим (рис. 21.9).