Допуски и посадки шлицевых соединений

Основные понятия

Вследствие смятия и среза шпонок, ослабления сечения валов и втулок пазами и образования концентраторов напряжений шпоночные соединения не могут передавать большие крутящие моменты. В результате перекосов и смещения пазов, а также контактных деформаций от радиальных сил в шпоночных соединениях возможен перекос втулки на валу. Эти недостатки шпоночных соединений ограничивают область их применения и обусловливают замену их шлицевыми соединениями, которые передают большие крутящие моменты, имеют большее сопротивление усталости и высокую точность центрирования и направления. В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямобочные, эвольвентные и треугольные.

Рис. 5.3. Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев имеют существенные преимущества по сравнению с прямобочными: они могут передавать большие крутящие моменты, имеют на 10— 40 % меньше концентрацию напряжений у основания зубьев, повышенную циклическую долговечность, обеспечивают лучшее центрирование и направление деталей, проще в изготовлении и т. п. Шлицевые соединения в треугольным профилем не стандартизованы; их применяют чаще всего вместо посадок а натягом, а также при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов.

5.2.2. Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зубьев

Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зубьев [ГОСТ 1139—80 (СT СЭВ 187—75, СТ СЭВ 188—75)1 определяются их назначением и принятой системой центрирования втулки относительно вала. Существуют три способа центрирования: по наружному диаметру D (рис. 5.3, а); по внутреннему диаметру d (рис. 5.3, б) и по боковым сторонам зубьев b (рис. 5.3, в).

Центрирование по внутреннему диаметру d целесообразно, когда втулка имеет высокую твердость и ее нельзя обработать чистовой протяжкой (отверстие шлифуют на обычном внутришлифовальном станке) или когда могут возникнуть значительные искривления длинных валов после термической обработки. Способ обеспечивает точное центрирование и применяется обычно для подвижных соединений.

Центрирование по наружному диаметру D рекомендуется, когда втулку термически не обрабатывают или когда твердость ее материала после термической обработки допускает калибровку протяжкой, а вал — фрезерование до получения окончательных размеров зубьев. Такой способ прост и экономичен. Его применяют для неподвижных соединений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.

Центрирование по боковым сторонам зубьев b целесообразно при передаче знакопеременных нагрузок, больших крутящих моментов, а также при реверсивном движении. Этот метод способствует более равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования и поэтому редко применяется.

Посадки шлицевых соединений назначают в системе отверстия по центрирующей цилиндрической поверхности и по боковым поверхностям впадин втулки и зубьев вала (т. е. по d и b или D и b или только по b). Допуски и основные отклонения размеров d, D, b шлицевого cоединения назначают по ГОСT 25346—82. Поля допусков валов и втулок, установленные для шлицевых прямобочных соединений (ГОСТ 1139 80), приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Поля допусков валов и втулок

Квалитет

Основные отклонения

Валов

отверстий

js5

(h6)

js6

js7

Н7

е8

Н8

(d9)

е9

d10

(h10)

D10

F10

JS10

Посадки назначают в зависимости от способа центрирования, например: Н7/f7, H7/g6 для d, D9/h9; F10/f9 для b; Н7/f7, H7/g6 для D (дают соединения о зазором); H7/n6, H7/js6 для d и D (дают соединения с переходными посадками). При высоких требованиях к точности центрирования стремятся получить наименьшие зазоры по центрирующим диаметрам; это также увеличивает долговечность соединений.

Для нецентрирующих диаметров установлены следующие поля допусков: для D при центрировании по d или b a11 для вала и Н12 для втулки; для d при центрировании по D или b Н11 для втулки. При указанных полях допусков нецентрирующих диаметров создаются значительные зазоры, обеспечивающие сопряжения только по посадочным поверхностям и облегчающие сборку шлицевых соединении.

Обозначения шлицевых соединений валов и втулок должны содержать букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения вала и втулки, обозначения полей допусков или посадок диаметров, а также размера b, помещаемого после соответствующих размеров.

Пример условного обозначения соединения с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d = 36 мм, наружным диаметром D = 40 мм, шириной зуба b = 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, посадкой по диаметру центрирования Н7/е8 и по размеру b/D9/f8: d — 8 X 36Н7/е8 X 40H12/a11 X 7D9/f8; то же, при центрировании по наружному диаметру в посадкой по диаметру центрирования Н8/Н7 и по размеру b F10/h9: D — 8 X 36 X 40H8/h7 X 7F10/h9: то же, при центрировании по боковым сторонам: b — 8 X 36 X 40H12/a11 X 7D9/H8.

Рис. 5.4. Профиль зубьев эвольвентных шлицевых соединений:

а — центрирование по боковым поверхностям зубьев; б – центрирование по наружному диаметру (форма впадин может быть закругленной)

Пример условного обозначения отверстия втулки того же соединения при центрировании по внутреннему диаметру: d — 8 X 36Н7 X 40Н12 X

X 7D9 — и вала; d — 8 X 36е8 X 40a11 X 7f8.