Шліцеві (зубчасті) сполуки
Призначення та коротка характеристика основних типів,
Достоїнства та недоліки, область застосування шліцевих
З'єднань
Шлицеві з'єднання можна розглядати як багатошпонкові, в яких шпонки виготовлені заодно з валом. Робочими поверхнями є бічні сторони зубів. В останні роки, у зв'язку із загальним підвищенням напруги в деталях машин, шліцеві з'єднання отримали найширше поширення замість шпонок. Цьому
Шлицеві сполуки утворюються виступами - зубами на валу, що ходять у западини відповідної форми в маточині. Вал і отвір у маточині обробляють так, щоб бічні поверхні зубів або ділянки циліндричних поверхонь (за внутрішнім або зовнішнім діаметром зубів) щільно прилягали один до одного. Відповідно розрізняють шліцеві з'єднання з центруванням по бічних поверхнях зубів, по внутрішньому або зовнішньому діаметру. Центрування по діаметрах забезпечує більш високу співвісність валу і маточини, а центрування по бокових гранях забезпечує більш рівномірний розподіл навантаження по зубах. За характером сполуки розрізняють:
- нерухомі –для закріплення деталі на валу;
- рухомідеталі, що допускають переміщення вздовж валу (наприклад, блоку шестерень коробки передач верстата).
Залежно від профілю зубів розрізняють три основні типи сполук:
- з прямобічними(рис. 1,а) зубами -число зубів Z = 6, 8, 10, 12;
- з евольвентними(рис. 1,б) зубами -число зубів Z = 12, 16 і більше;
- зтрикутними(рис. 1,в) зубами -число зубів Z = 24, 36 і більше.
б -евольвентні зуби;в -трикутні зубці
Мал. 2. Прямобочні зубці (шліци): 1 – вал; 2 – втулка.
Зуби на валу фрезерують, а в маточині - простягають на спеціальних верстатах (рис. 2). Число зубів для прямобічних та евольвентних сполук 4-20; для трикутних - до 70.
Найбільшого поширення в машинобудуванні мають прямобічні зубчасті з'єднання. Їх застосовують у нерухомих та рухомих з'єднаннях. Стандартом передбачені три серії прямобічних зубчастих з'єднань - легка, середня і важка, що відрізняються одна від одної висотою і числом зубів (частіше застосовують з'єднання з шістьма-десятьма зубами).
Прямові шліцеві сполуки розрізняють також за способом центрування:
| Спосіб центрування | коротка характеристика |
 | По зовнішньому діаметру D (найточніший спосіб центрування) (рис.63,а). Центрування по зовнішньому діаметру найбільш технологічно і рекомендується при твердості внутрішньої поверхні маточини НВ 350. Калібрування центруючих поверхонь маточини виконують протягуванням, а калібрування валу - шліфуванням. Цей спосіб застосовується при виготовленні неподвижних з'єднань у серійному та масовому виробництвах. З'єднання (рис.63,а), щоб уникнути термічних короблений, вимагає чистової протяжки маточини після термообробки, тому твердість маточини не може бути вищою за HRC=30. |
 | За внутрішнім діаметром d. Найточніший і найдорожчий спосіб центрування рекомендується при високій твердості матеріалу маточини, коли калібрування отвору протяжкою неможливе. У цьому випадку центруючі поверхні маточини (по внутрішньому діаметру) і валу (по внутрішньому діаметру і бічним поверхням шліців) доводять шліфуванням. Застосовується віндивідуальному та дрібносерійному виробництвах при загартованих втулці та валі. З'єднання (рис.63,б) вимагає шліфування валу по посадковому діаметру на спеціальних верстатах, зате маточина може бути твердою, так як посадковий діаметр шліфується на звичайних внутрішньошліфувальних верстатах. |
 | З боків. (При реверсивній роботі з'єднання - передачі великих змінних ударних навантажень і відсутності жорстких вимог до точності центрування) (рис.63,в). Центрування з бокових поверхонь забезпечує більш рівномірний розподіл навантаження по зубах. Рекомендується для важконавантажених з'єднань при термічно поліпшеної поверхні отвору втулки (НВ 280-300). З'єднання (рис.63,в) допускає тверді шліци на валу і на маточині, проте для забезпечення зборки, зважаючи на можливе коро-бління шліців при загартуванні, зазори в з'єднанні повинні бути збільшеними. Зазор у контакті поверхонь: центруючих практично відсутній, нецентруючий значний. |
| (а) | (б) | (в) |
| Малюнок 3 - Види центрування прямобічних шліцевих з'єднань: а) по зовнішньому діаметру; б) за внутрішнім діаметром; в) з бокових поверхонь |
Умовні позначення прямобічної шліцевої сполуки складають з позначення поверхні центруванняD,dабоb, числа зубівz, номінальних розмірів>d x D
(А також позначення полів допусків по центруючого діаметру і по бічним сторонам зубів). Наприклад, D 8 x 36 H7/g6 x 40 означає восьмишліцеве з'єднання з центруванням по зовнішньому діаметру з розмірамиd= 36 іD= 40 мм і посадкою по центруючого діаметру H7/g6.
заГОСТ 1139-80 передбачається три серії з'єднань з прямобічним профілем зубів: легку, середню і важку, які відрізняються висотою і числом зубівz. навантаженням. Тяжка серія має вищі зуби з великим числом. Рекомендується для передачі великих моментів, що обертають, а також для рухомих з'єднань при переміщенні маточини під навантаженням.
З'єднання зевольвентним профілем зуб'їв теж стандартизовані і використовуються так само, як і прямобічні, в рухомих та нерухомих з'єднаннях. Кут зачеплення
= 30 °. Ніжка зуба посилена. Сполуки виконуються за ГОСТ 6033-80 з центруванням по бічних поверхнях зубів, рідше по зовнішньому діаметру. У порівнянні з пря-мобочними зубами мають підвищену міцність, краще центрують вал у маточині,
дозволяють застосовувати типові процеси зуборізання. Евольвентні шліци створюють меншу концентрацію напруг біля основи шліцу, тому в даний час набувають переважне поширення.
Рекомендується для передачі великих моментів, що обертають, при підвищеній точності центрування.
З'єднання зтрикутним профілем зуб'їв не стандартизовані, їх застосовують головним чином як нерухомі сполуки. Мають велику кількість дрібних зубів, тому мало послаблюють вал. Виконуються з центруванням з бокових поверхонь, не стандартизовані.
Рекомендуються для тонкостінних маточок, порожнистих валів, а також для передачі невеликих крутних моментів.
Шлицеві з'єднання виготовляють із сталей з тимчасовим опором у = 500 МПа.
Порівняно зі шпонковимишліцеві сполуки мають ряд переваг:
1) при однаковихгабаритах допускають передачу великих обертових моментів за рахунок більшої поверхні контакту;
2) забезпечують велику втомну і міцність валу через відсутність шпонкових канавок;
3) забезпечують краще центрування деталей, що з'єднуються, і більш точне направлення при осьовому переміщенні. Ці переваги зумовили його широке застосування у високонавантажених машинах (верстатобудуванні, авіабудуванні, автотранспортній промисловості тощо);
4) посилюють переріз валу рахунок більшого моменту інерції ребристого перерізу проти круглим. шліцевий вал можна розраховувати на міцність так само, як гладкий, діаметр якого дорівнює внутрішньому діаметру зубчастого валу.
5) зменшується кількість деталей з'єднання. Шліцеве з'єднання утворюють
дві деталі, шпонкове – три, чотири.
6) забезпечується висока надійність при динамічних та реверсивних навантаженнях, внаслідок рівномірного розподілу навантаження по зубах.
7) зменшується довжина маточини.
Недоліки шліцевих з'єднань: вимагають спеціального обладнання для виготовлення отворів, більш складна технологія виготовлення, а отже, і більш висока вартість.
Складання шліцевих з'єднань
При шліцевому з'єднанні охоплююча деталь може центруватися поверхнями западин, виступів або поверхні шліців. Шлицеві сполуки бувають жорсткі та рухливі. Рухливі з'єднання зазвичай мають посадку із зазором і збираються від руки, перед складанням деталі змащують. Жорсткі з'єднання можуть мати перехідну посадку або посадку з натягом і збираються шляхом нагрівання до температури 80-120 ° С і пресування деталі, що охоплює, на вал.
Жорсткі шліцеві сполуки після збирання перевіряють на биття, а рухомі сполуки – на рівномірність.провертання щодо нерухомого валу у чотирьох діаметральних перерізах. При складанні відповідальних шліцевих з'єднань прилягання поверхонь, що сполучаються, перевіряють на фарбу.