Вибір посадок для шліцевого з’єднання

Вибір допусків форми та розташування

І параметрів шорсткості поверхонь

Шлицевої сполуки

Шлицеве з'єднання – вид з'єднання валів з втулками по поверхнях складного профілю з поздовжніми виступами (шліцами) та западинами. Зазвичай шліцеві з'єднання використовують для передачі моментів, що крутять, в з'єднаннях валу з зубчастим колесом (блоком зубчастих коліс), зі шківом, напівмуфтою або іншою деталлю. Як правило, це рухливі з'єднання, в яких втулка може переміщатися в осьовому напрямку, а шліцеві поверхні використовують як направляючі для поздовжнього переміщення деталей. Однак можливе застосування нерухомих шліцевих сполук.

Технологічно шліцеві сполуки складніші за шпонкові, але забезпечують хороше центрування втулки на валу і дозволяють передавати значні моменти, що обертають, оскільки велика кількість шліц забезпечує меншу концентрацію напруг.

На рівні міждержавних стандартів стандартизовані елементи деталей і з'єднань з прямобічної (ГОСТ 1139-80 «З'єднання шліцеві прямобічні. Розміри та допуски») та евольвентної (ГОСТ 6033-80 «З'єднання шліцеві евольвенні з кутом профілю. ) формою профілю зубів. Найбільш поширені прямобічні шліцеві сполуки з парним числом шлиц.

Вибір типу шліцевих сполук пов'язаний із конструктивними та технологічними особливостями сполук. Шлицеві вали зазвичай обробляють інструментом, що має форму западини або її частини (фасонна фреза, шліфувальний круг), а шліцеві отвори найчастіше отримують за допомогою обробки протяжками – спеціальним багатолезовим різальним інструментом, що утворює повний профіль отвору за одинпрохід інструменту.

Шлиці з евольвентним профілем зуба мають підвищену міцність завдяки потовщенню зуба до основи, але складність отримання евольвентних зубів валу та западин втулки вища.

Шлицеві з'єднання повинні забезпечити співвісність функціонально важливих поверхонь втулки та валу. У шліцевих з'єднаннях посадки можуть здійснюватися за трьома поверхнями: по зовнішній циліндричній поверхні (розмірD), внутрішньої циліндричної поверхні (розмірd) і по бічних поверхнях западин втулки і шліць валу (розмірb). При одночасному поєднанні по трьох поверхнях потрібні дуже високі вимоги до точності всіх елементів за розмірами, формою та розташуванням, які можуть розглядатися як функціонально невиправдані. Тому для будь-якого шліцевого з'єднання введені «центруючі» і «нецентруючі» поверхні (поняття відображають ступінь участі поверхонь у забезпеченні взаємного розташування деталей, що сполучаються). По нецентруючим елементам призначають грубі посадки з великими зазорами або забезпечують зазор номіналом, що істотно здешевлює з'єднання без втрат функціональної точності.

Існують три способи центрування сполучних прямобічних шліцевих втулки і валу: по зовнішньому діаметруD(рис. 26, а); за внутрішнім діаметромd(рис. 26, б); з боків зубівb(рис. 26, в).

Мал. 26. Центрування у прямобічних шліцевих сполуках

Якщо у виробі не потрібна підвищена зносостійкість шліцевої поверхні втулки (конструктора влаштовує середня твердість поверхні отвору шліцевого), застосовують центрування по зовнішньому діаметруD. Таке центрування застосовують для нерухомих шліцевих з'єднань, а також для рухомих, що сприймають невеликінавантаження.

У цьому випадку поверхня шліцевого отвору може бути остаточно оброблена високопродуктивними та точними методами протягування або калібрування. Шлицевий вал можна отримати фрезеруванням з подальшою термообробкою (наприклад, загартуванням) і шліфуванням діаметромD.

Якщо необхідна підвищена стійкість до зносу шліцевої поверхні втулки, вона повинна мати високу твердість, значить, обробка чистової протяжкою непридатна. В такому випадку вдаються до центрування поdі отвір у втулці шліфують на внутрішньошліфувальному верстаті.

Центрування по шириніb, при якому точність центрування нижче, ніж за іншими елементами, доцільно застосовувати при передачі великих крутних моментів в умовах змінних навантажень, наприклад, при частому реверсуванні напрямку обертання або старт-стопних режимах роботи. Мінімальні зазори між зубами та западинами служать для запобігання великим динамічним навантаженням з ударами.

Залежно від навантаженості шліцевого з'єднання з прямобічним профілем вибирають його серію (легка, середня, важка), чим визначають розміри і число зубів (шліц)z.При одному і тому ж внутрішньому діаметрі більш важка серія відрізняється збільшеною висотою зуба (шліца) та відповідно зовнішнього діаметра. Тяжка серія має більшу кількість шліц порівняно із середньою.

Вибір посадок у шліцевих з'єднаннях залежить від вимог до точності центрування та прийнятого способу центрування. Посадки в прямобічних шліцевих сполук нормовані ГОСТ 1139, а евольвентних - ГОСТ 6033.

Для евольвентних шліцевих з'єднань передбачені можливості центрування з бокових поверхонь зубів і зовнішнього діаметра.

Поля допусків бічних поверхонь зубів дляевольвентних шліцевих сполук нормують не кваліфікаціями, а ступенями точності (7. 11). Позначення полів допусків розмірів ширини евольвентної западини втулки і товщини евольвентного зуба валу включає число (ступінь точності), за яким слідує буква (основне відхилення). Поля допусків з бокових поверхонь зубів елементів евольвентних шліцевих з'єднань наведені в ГОСТ 6033.

Особливістю полів допусків бічних поверхонь зубів евольвентних шліцевих з'єднань є те, що встановлюються два види допусків ширини западини втулки і товщини зуба валу:

Т –сумарний допуск, що включає відхилення власне ширини западини (товщини зуба) та відхилення форми та розташування елементів профілю западини (зуба), контрольований комплексним калібром;

Te(Ts) – допуск власне ширини западини втулки (товщини зуба валу), контрольований окремо у випадках коли не застосовується комплексний калібр.

Допуски та основні відхилення для діаметрів кола западини втулкиDта кола вершин зубів валуdзапозичені з ГОСТ 25346.

При призначенні допусків форми та розташування елементів шліцевих з'єднань можна керуватися такими рекомендаціями (рис. 27):

1) для прямобічних шліцевих сполук:

допуски паралельності площини симетрії зубів валу та пазів втулки щодо осі центруючої поверхні не повинні перевищувати на довжині 100 мм: 0,03 мм – у з'єднаннях підвищеної точності, яка визначається допусками розмірівbвідIT6 доIT8; 0,05 мм - у з'єднаннях нормальної точності при допусках розмірівbвідIT9 доIT10. При центруванні з боків шліц вибирають додаткову базу – вісь однієї з нецентруючих поверхонь шліцевого.валу (зазвичай з більш жорстким допуском),
допуски радіального биття центруючих поверхонь шліців щодо загальної осі посадкових поверхонь під підшипники слід призначати по 7-му ступеню точності ГОСТ 24643 при допусках центруючих поверхонь 6. 8 квалітетів та по 8-му ступеню точності при допусках центруючих поверхонь 9. 10 квалітетів;

2) для евольвентних шліцевих сполук граничні значення радіального биттяFrта допуску напрямку зубаFβ слід приймати за ГОСТ 6033.

ПараметриRaшорсткості (ГОСТ 2789) для поверхонь елементів прямобічних і евольвентних шліцевих сполук повинні бути узгоджені з жорсткими допусками макрогеометрії і не перевищувати за параметромRaзначень 1,25 мкм для центруючих поверхонь, 2,5 мкм для нецентруючих бічних поверхонь шліць рухомих з'єднань; 4,0 мкм для нецентруючих бічних поверхонь шліц нерухомих сполук і 10 мкм для нецентруючих циліндричних поверхонь шліц.