Шлицевые соединения
Шлицевое соединение представляет собой фактически многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены за одно целое с валом.
Назначение шлицевых соединений — передача вращающего момента между валом и ступицей.
Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.
Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:
- Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
- Меньшее число деталей соединения; шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное — три.
- Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
- Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке).
- Большее сопротивление усталости вала вследствие меньшей глубины впадины и меньшей концентрации напряжений, особенно для эвольвентных шлицев.
Недостатки — более сложная технология изготовления, а, следовательно, и более высокая стоимость.
Шлицевые соединения различают:
- по характеру соединения: неподвижные для закрепления детали на валу, подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач, шпинделя сверлильного станка);
- по форме выступов: прямобочные, эвольвентные, треугольные.
Соединения с прямобочным профилем (рис. 1; 2). Применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Они имеют постоянную толщину выступов.
Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем: легкую, среднюю и тяжелую, которые различаются высотой и числом Z выступов.
Тяжелая серия имеет более высокие выступы с большим их числом. Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D, внутреннему d диаметрам или по боковым поверхностям b выступов.
Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, твердости ступицы и вала.
Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование. Зазор в контакте поверхностей: центрирующих — практически отсутствует, не центрирующих — значительный. Центрирование по D или d (рис. 2 а) применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы.
Центрирование по боковым поверхностям b (рис. 2, в). В сопряжении деталей по боковым поверхностям зазор практически отсутствует, а по диаметрам D и d имеет место явный зазор. Это снижает точность центрирования, но обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки между выступами.
Поэтому центрирование по боковым поверхностям b применяют для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов, при жестких требованиях к мертвому ходу и при отсутствии высоких требований к точности центрирования: например, шлицевое соединение карданного вала автомобиля.
Соединения с эвольвентным профилем (рис. 3). Применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес). Эвольвентная протяжка профиля отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.
При изготовлении выступов применяют хорошо отлаженную технологию изготовления зубьев зубчатых колес. Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы — за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D. От зубьев зубчатых колес их отличает больший угол зацепления (здесь 30°) и меньшая высота зуба. Выступ (h=m), что связано с отсутствием перекатывания.
По сравнению с прямобочным соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большого количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Его считают перспективными.
Соединения с треугольным профилем (рис. 4) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов-зубьев (z = 15…70; m = 0,5… 1,5). Угол профиля зуба ступицы составляет 30, 36 или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.
Параметры соединения записывают через модуль m: m=mz; h=1,3m. Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля).
Источник
Обозначение шлицевых эвольвентных соединений
Варианты условных обозначений эвольвентных шлицевых соединений на чертежах показаны на рис 17.
Центрирование по боковым сторонам
Рисунок 17. Шлицевое эвольвентное соединение при центрировании по боковым сторонам зубьев.
Шлицевое эвольвентное соединение с D = 65мм; т = 3 мм, при центрировании по боковым сторонам зубьев с посадкой 9H/9g.
Центрирование по наружному диаметру:
Центрирование по внутреннему диаметру:
здесь: D=65, m=3, центрирование по внутреннему диаметру с посадкой H7/g6, посадки остальных поверхностей предусмотрены в табл.5.
Предельные значения радиального биения должны соответствовать значениям табл…., а ориентировочно это половина суммарного допуска
T ( т.е. Fr = 0,5 T ).
Пример выбора параметров эвольвентного шлицевого соединения.
Для подвижного шлицевого соединения D = 50 мм, с модулем т = 2 мм, без повышенных требований к соосности, выбрать геометрические параметры, определить предельные размеры вала и втулки, представить схему расположения полей допусков с оценкой предельных зазоров.
Принимаем центрирование шлицевого соединения по боковым поверхностям зубьев. По номинальному (исходному) диаметру соединения D = 50 мм и модулю т = 2 мм, по табл. 2 определяем число зубьев z = 24.
- Геометрические параметры получаем в соответствии с табл. 1,
- где:
- для вала толщина зуба по делительной окружности
- s =(π/2) m+2 Xm tgα,
- здесь смещение исходного контура будет:
Xm=0.5(D — m z -1.1 m)
Xm=0.5 · (50 — 2·24 -1.1·2) = -0,1мм
- Теперь:
- s =(3,1415/2) · 2+2· (-0,1) · 0,5773
- s =3,1415+(-0,11547)=3,026мм
- для шлицевой втулки ширина впадины по делительной окружности
- s=e=3,026мм
- диаметр окружности вершин зубьев:
- da =d-0,2m
- da =50-0,2·2=49,6 мм.
- диаметр окружности вершин зубьев втулки
- Da = D – 2m
- Da = 50 – 2·2 = 46мм.
- Диаметр делительной окружности вычисляем
- d = mz = 2·24 =48мм.
Принимаем плоскую форму дна впадины и согласно примечанию к табл. 4. определяем, диаметр окружности впадин вала
- df тах = D- 2,2т = 50 — 2,2·2 = 45,6 мм
- Диаметр окружности впадины втулки будет
- Df = D = 50 мм.
Учитывая заказанную подвижность соединения выбираем посадки с зазорами. на каждый размер шлицевых деталей по табл.4.
Для центрирования по боковым сторонам предусмотрены предпочтительные посадки 9H/9h и 9H/9g,больший зазор у 9H/9g, её принимаем и получаем формулу соединения.
По таблице приложения 22 выписываем параметры, для шлицевой втулки c полем 9H при D = 50 мм, и модуля т = 2 мм, ES=+71, ESe=+26, EI=0, для шлицевого вала c с полем 9g: es=-11, ese=-37, ei=-82.
Для большего диаметра примем посадку H16/d9 по таблице 4. Параметры шлицевой втулки по Df=50 ,будут определены по таблицам приложения: EI=0, ES=+1600, шлицевого вала по da= 49,6,es=-80,ei=-142.
Для меньшего диаметра по табл. 4 принимаем посадку H11/h16 определяя характеристики по таблицам допусков и посадок, приложения. Параметры шлицевой втулки при Da=46, будут EI=0, ES=+160, шлицевого вала при df= 45,6, es=0, ei=-1600мкм,
По полученным значениям отклонений не трудно получить предельные размеры поверхностей соединения. Результаты удобно представить в виде таблицы табл.6. Подсчитываем предельные размеры и допуски, занося в таблицу.
Таблица 6. Результаты.
| Параметр мм | Поле допуска | Предельные отклонения мкм | Предельные размеры мм | Допуск мм | |||
| ES (es) | ESe (ese) | EI (ei) | max | min | |||
| Шлицевый вал | |||||||
| s=3,026 | 9g | -11 | -37 | -82 | 2,989 | 2,944 | 0.045 |
| da=49,6 | d9 | -80 | — | -142 | 49,520 | 49,458 | 0,062 |
| df=45,6 | h16 | — | -1600 | 45,6 | 44,0 | 1,6 | |
| Шлицевая втулка | |||||||
| e=3,026 | 9H | +71 | +26 | 3,097 | 3,052 | 0,045 | |
| Df=50 | H16 | +1600 | — | 51,6 | 50,0 | 1,6 | |
| Da=46 | H11 | +160 | — | 46,16 | 46,0 | 0,16 |
Схемы расположения полей допусков изображены на рис.9.
- Рисунок 18. Графическое представление посадок шлицевого соединения 65x3x 9H/9g Гост 6033-60
- Определяем наибольший Smax и наименьший Smin зазоры для посадки 9H/9g по боковым поверхностям зубьев:
- Smax =eimax — Smin = 3,097 — 2,944 = 0,153мм;
- Smin =eimin — Smax = 3,052 — 2,989 =0,063 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Масса стальных болтов (исполнение 1) с крупным шагом резьбы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное
Длина болта , мм | Теоретическая масса 1000 шт. болтов, кг , при номинальном диаметре резьбы , мм | ||||||||||||||
6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 36 | 42 | 48 | |
8 | 4,306 | 8,668 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
10 | 4,712 | 9,394 | 16,68 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
12 | 5,118 | 10,120 | 17,82 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
14 | 5,524 | 10,850 | 18,96 | 27,89 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
16 | 5,930 | 11,570 | 20,10 | 29,48 | 43,98 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
18 | 6,336 | 12,300 | 21,23 | 31,12 | 46,21 | 65,54 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
20 | 6,742 | 13,020 | 22,37 | 32,76 | 48,45 | 68,49 | 95,81 | — | — | — | — | — | — | — | — |
22 | 7,204 | 13,520 | 23,51 | 34,40 | 50,69 | 71,44 | 99,52 | — | — | — | — | — | — | — | — |
25 | 7,871 | 14,840 | 25,22 | 36,86 | 54,05 | 75,87 | 105,10 | 133,3 | — | — | — | — | — | — | — |
28 | 8,537 | 16,330 | 26,92 | 39,32 | 57,40 | 80,29 | 110,60 | 140,2 | — | — | — | — | — | — | — |
30 | 8,981 | 17,120 | 28,52 | 40,96 | 59,64 | 83,24 | 114,30 | 144,8 | 193,0 | — | — | — | — | — | — |
32 | 9,426 | 17,910 | 29,43 | 42,59 | 61,87 | 86,19 | 118,00 | 149,4 | 198,6 | 237,0 | — | — | — | — | — |
35 | 10,090 | 19,090 | 31,28 | 45,34 | 65,24 | 90,62 | 123,60 | 156,3 | 207,0 | 246,9 | 340,6 | — | — | — | — |
38 | 10,760 | 20,280 | 33,18 | 48,00 | 68,59 | 95,04 | 129,20 | 163,2 | 215,4 | 256,9 | 353,3 | — | — | — | — |
40 | 11,200 | 21,070 | 34,36 | 49,78 | 71,25 | 97,99 | 132,90 | 167,8 | 221,0 | 263,5 | 361,8 | 474,8 | — | — | — |
45 | 12,310 | 23,040 | 37,45 | 54,22 | 77,30 | 105,70 | 142,10 | 179,4 | 235,0 | 280,1 | 373,0 | 500,9 | — | — | — |
50 | 13,420 | 25,020 | 40,53 | 58,67 | 83,35 | 113,60 | 152,40 | 190,9 | 249,0 | 296,7 | 404,1 | 526,9 | 834,5 | — | — |
55 | 14,530 | 26,990 | 43,62 | 63,11 | 89,39 | 121,50 | 162,40 | 203,7 | 263,1 | 313,3 | 425,3 | 553,0 | 872,1 | 1304 | — |
60 | 15,640 | 28,970 | 46,70 | 67,55 | 95,44 | 129,40 | 172,40 | 216,0 | 278,9 | 329,9 | 446,5 | 579,0 | 909,8 | 1356 | — |
65 | 16,760 | 30,940 | 49,79 | 71,99 | 101,50 | 137,30 | 182,40 | 228,4 | 293,8 | 348,8 | 467,7 | 605,1 | 947,4 | 1407 | 2009 |
70 | 17,870 | 32,910 | 52,87 | 76,44 | 107,50 | 145,20 | 192,40 | 240,7 | 308,8 | 366,5 | 491,1 | 631,1 | 985,0 | 1458 | 2076 |
75 | 18,980 | 34,890 | 55,96 | 80,88 | 113,60 | 153,10 | 202,40 | 253,0 | 323,7 | 384,3 | 513,6 | 659,7 | 1023,0 | 1509 | 2143 |
80 | 20,090 | 36,860 | 59,04 | 85,33 | 119,60 | 161,00 | 212,40 | 265,0 | 338,6 | 402,1 | 536,1 | 687,5 | 1061,0 | 1561 | 2211 |
85 | 21,200 | 38,840 | 62,13 | 89,77 | 125,70 | 168,90 | 222,40 | 277,7 | 353,6 | 419,8 | 558,6 | 715,2 | 1098,0 | 1612 | 2278 |
90 | 22,310 | 40,810 | 65,21 | 94,20 | 131,70 | 176,80 | 232,40 | 290,1 | 368,5 | 437,6 | 581,0 | 743,0 | 1141,0 | 1663 | 2345 |
95 | — | 42,790 | 68,30 | 98,64 | 137,80 | 184,70 | 242,40 | 302,4 | 383,4 | 455,4 | 603,5 | 770,8 | 1181,0 | 1715 | 2412 |
100 | — | 44,760 | 71,38 | 103,10 | 143,80 | 192,60 | 252,40 | 314,7 | 398,3 | 473,2 | 626,0 | 798,5 | 1221,0 | 1766 | 2479 |
105 | — | — | 74,47 | 107,50 | 149,90 | 200,50 | 262,40 | 327,1 | 413,3 | 490,9 | 648,5 | 826,3 | 1261,0 | 1826 | 2546 |
110 | — | — | 77,55 | 112,00 | 155,90 | 208,40 | 272,30 | 339,4 | 428,2 | 508,7 | 671,0 | 854,1 | 1301,0 | 1880 | 2614 |
115 | — | — | 80,63 | 116,40 | 162,00 | 216,30 | 282,30 | 351,8 | 443,1 | 526,5 | 693,5 | 881,8 | 1341,0 | 1934 | 2690 |
120 | — | — | 83,72 | 120,90 | 168,00 | 224,20 | 292,30 | 364,1 | 458,1 | 544,2 | 716,0 | 909,6 | 1381,0 | 1989 | 2760 |
125 | — | — | 86,80 | 125,30 | 174,00 | 232,10 | 302,30 | 376,4 | 473,0 | 562,0 | 738,5 | 937,4 | 1421,0 | 2043 | 2831 |
130 | — | — | 89,89 | 129,70 | 180,10 | 240,00 | 312,30 | 388,8 | 487,9 | 579,8 | 761,0 | 965,2 | 1461,0 | 2098 | 2903 |
140 | — | — | 96,06 | 138,60 | 192,20 | 255,80 | 332,30 | 413,5 | 517,8 | 615,3 | 806,0 | 1021,0 | 1541,0 | 2207 | 3045 |
150 | — | — | 102,18 | 147,50 | 204,30 | 271,60 | 352,30 | 438,1 | 547,6 | 650,8 | 850,1 | 1076,0 | 1621,0 | 2315 | 3187 |
160 | — | — | 108,38 | 156,40 | 216,40 | 287,40 | 372,30 | 462,8 | 577,5 | 686,4 | 895,9 | 1132,0 | 1701,0 | 2424 | 3329 |
170 | — | — | 114,58 | 165,30 | 228,50 | 303,20 | 392,30 | 487,5 | 607,4 | 721,9 | 940,9 | 1188,0 | 1780,0 | 2533 | 3471 |
180 | — | — | 120,68 | 174,20 | 240,60 | 319,00 | 412,30 | 512,2 | 637,2 | 757,5 | 985,9 | 1243,0 | 1860,0 | 2642 | 3614 |
190 | — | — | 126,88 | 183,10 | 252,70 | 333,80 | 432,30 | 536,9 | 667,1 | 793,0 | 1031,0 | 1299,0 | 1940,0 | 2751 | 3756 |
200 | — | — | 133,08 | 191,90 | 264,70 | 350,60 | 452,20 | 561,5 | 697,0 | 828,6 | 1076,0 | 1354,0 | 2020,0 | 2860 | 3898 |
220 | — | — | — | 209,70 | 228,90 | 382,20 | 492,20 | 610,9 | 756,7 | 899,6 | 1166,0 | 1465,0 | 2180,0 | 3077 | 4182 |
240 | — | — | — | 227,50 | 313,10 | 413,80 | 532,20 | 660,3 | 816,4 | 970,8 | 1256,0 | 1576,0 | 2340,0 | 3295 | 4466 |
260 | — | — | — | 245,20 | 337,60 | 445,40 | 572,20 | 709,6 | 876,1 | 1042,0 | 1346,0 | 1687,0 | 2500,0 | 3513 | 4751 |
280 | — | — | — | — | 361,50 | 476,90 | 612,20 | 759,0 | 935,9 | 1113,0 | 1436,0 | 1798,0 | 2660,0 | 3730 | 5035 |
300 | — | — | — | — | 385,70 | 508,50 | 652,20 | 808,3 | 995,6 | 1184,0 | 1526,0 | 1910,0 | 2820,0 | 3948 | 5319 |
(Измененная редакция, Изм. N 5).
Полное условное обозначение
Полное обозначение болтов, винтов, шпилек и гаек нормируется стандартом ГОСТ 1759.0-87 «Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия»
На постсоветском пространстве согласно ГОСТ 1759.0-87 и ГОСТ 18126-94 принята следующая схема условного обозначения для болтов, винтов и шпилек и гаек из углеродистых сталей и цветных сплавов:
Для шайб используется немного другая схема условного обозначения согласно ГОСТ 18123-82 «Шайбы. Общие технические условия»:
Приведенные схемы имеют общий вид, со всеми возможными элементами. В зависимости от вида крепежа обозначение может содержать большее или меньшее количество элементов. Также необходимо отметить, что некоторые виды болтов, шпилек, гаек и шайб имеют свои специфические условные обозначения, нормируемые конкретным стандартом (например: болты фундаментные ГОСТ 24379.1-80, шпильки для фланцевых соединений ГОСТ 9066-75 и др.)
Применение
Необходимость в применении зубчатых соединений возникает, когда надо передать большой крутящий момент и предъявляются высокие требования к соосности ведущей и ведомой детали и точности движения. Шлицы позволяют втулке перемещаться вдоль оси, изменяя передаточное число зацепления без остановки механизма. Благодаря этому они применяются в коробках передач автомобилей, станков, загрузочных агрегатов.
Распределение нагрузки относительно оси вращения равномерное, по количеству зубьев, исключается радиальное биение. Это используется в точных приборах, где необходима точность.
Вращение с помощью треугольных зубцов встречается в бытовых приборах, электроинструменте:
- миксеры;
- газонокосилки;
- дрели;
- роботы-пылесосы.
Во всех областях машиностроения, станкостроения, машинах и других средствах передвижения применяется компактный и мощный узел передачи вращения.
Обозначение шлицевых эвольвентных соединений
Варианты условных обозначений эвольвентных шлицевых соединений на чертежах показаны на рис 17.
Центрирование по боковым сторонам
Рисунок 17. Шлицевое эвольвентное соединение при центрировании по боковым сторонам зубьев.
Шлицевое эвольвентное соединение с D = 65мм; т = 3 мм, при центрировании по боковым сторонам зубьев с посадкой 9H/9g.
Центрирование по наружному диаметру:
Центрирование по внутреннему диаметру:
здесь: D=65, m=3, центрирование по внутреннему диаметру с посадкой H7/g6, посадки остальных поверхностей предусмотрены в табл.5.
Предельные значения радиального биения должны соответствовать значениям табл…., а ориентировочно это половина суммарного допуска
T ( т.е. Fr = 0,5 T ).
Пример выбора параметров эвольвентного шлицевого соединения.
Для подвижного шлицевого соединения D = 50 мм, с модулем т = 2 мм, без повышенных требований к соосности, выбрать геометрические параметры, определить предельные размеры вала и втулки, представить схему расположения полей допусков с оценкой предельных зазоров.
Принимаем центрирование шлицевого соединения по боковым поверхностям зубьев. По номинальному (исходному) диаметру соединения D = 50 мм и модулю т = 2 мм, по табл. 2 определяем число зубьев z = 24.
- Геометрические параметры получаем в соответствии с табл. 1,
- где:
- для вала толщина зуба по делительной окружности
- s =(π/2) m+2 Xm tgα,
- здесь смещение исходного контура будет:
Xm=0.5(D — m z -1.1 m)
Xm=0.5 · (50 — 2·24 -1.1·2) = -0,1мм
- Теперь:
- s =(3,1415/2) · 2+2· (-0,1) · 0,5773
- s =3,1415+(-0,11547)=3,026мм
- для шлицевой втулки ширина впадины по делительной окружности
- s=e=3,026мм
- диаметр окружности вершин зубьев:
- da =d-0,2m
- da =50-0,2·2=49,6 мм.
- диаметр окружности вершин зубьев втулки
- Da = D – 2m
- Da = 50 – 2·2 = 46мм.
- Диаметр делительной окружности вычисляем
- d = mz = 2·24 =48мм.
Принимаем плоскую форму дна впадины и согласно примечанию к табл. 4. определяем, диаметр окружности впадин вала
- df тах = D- 2,2т = 50 — 2,2·2 = 45,6 мм
- Диаметр окружности впадины втулки будет
- Df = D = 50 мм.
Учитывая заказанную подвижность соединения выбираем посадки с зазорами. на каждый размер шлицевых деталей по табл.4.
Для центрирования по боковым сторонам предусмотрены предпочтительные посадки 9H/9h и 9H/9g,больший зазор у 9H/9g, её принимаем и получаем формулу соединения.
По таблице приложения 22 выписываем параметры, для шлицевой втулки c полем 9H при D = 50 мм, и модуля т = 2 мм, ES=+71, ESe=+26, EI=0, для шлицевого вала c с полем 9g: es=-11, ese=-37, ei=-82.
Для большего диаметра примем посадку H16/d9 по таблице 4. Параметры шлицевой втулки по Df=50 ,будут определены по таблицам приложения: EI=0, ES=+1600, шлицевого вала по da= 49,6,es=-80,ei=-142.
Для меньшего диаметра по табл. 4 принимаем посадку H11/h16 определяя характеристики по таблицам допусков и посадок, приложения. Параметры шлицевой втулки при Da=46, будут EI=0, ES=+160, шлицевого вала при df= 45,6, es=0, ei=-1600мкм,
По полученным значениям отклонений не трудно получить предельные размеры поверхностей соединения. Результаты удобно представить в виде таблицы табл.6. Подсчитываем предельные размеры и допуски, занося в таблицу.
Таблица 6. Результаты.
| Параметр мм | Поле допуска | Предельные отклонения мкм | Предельные размеры мм | Допуск мм | |||
| ES (es) | ESe (ese) | EI (ei) | max | min | |||
| Шлицевый вал | |||||||
| s=3,026 | 9g | -11 | -37 | -82 | 2,989 | 2,944 | 0.045 |
| da=49,6 | d9 | -80 | — | -142 | 49,520 | 49,458 | 0,062 |
| df=45,6 | h16 | — | -1600 | 45,6 | 44,0 | 1,6 | |
| Шлицевая втулка | |||||||
| e=3,026 | 9H | +71 | +26 | 3,097 | 3,052 | 0,045 | |
| Df=50 | H16 | +1600 | — | 51,6 | 50,0 | 1,6 | |
| Da=46 | H11 | +160 | — | 46,16 | 46,0 | 0,16 |
Схемы расположения полей допусков изображены на рис.9.
- Рисунок 18. Графическое представление посадок шлицевого соединения 65x3x 9H/9g Гост 6033-60
- Определяем наибольший Smax и наименьший Smin зазоры для посадки 9H/9g по боковым поверхностям зубьев:
- Smax =eimax — Smin = 3,097 — 2,944 = 0,153мм;
- Smin =eimin — Smax = 3,052 — 2,989 =0,063 мм.
Достоинства и недостатки
При конструировании механизмов, передающих вращение с высокой нагрузкой, чаще всего останавливаются на выборе шлицевого соединения. Оно имеет в определенных случаях огромные преимущества и может заменить несколько шпоночных соединений. Недостатки также имеются. Надо взвешивать все аргументы за и против, выбирая способ соединения.
В сравнении со шпонками, к достоинствам шлицевых соединений относятся:
- надежность при ударных нагрузках и вибрации;
- возможность уменьшить длину ступицы;
- малые радиальные зазоры;
- увеличение срока эксплуатации;
- отсутствие нагрузки на срез и малая на изгиб благодаря большому пятну контакта;
- несколько линий приложения сил, возможность передавать большие усилия валами с малым диаметром;
- осевое перемещение;
- в соединении только 2 детали;
- компактность;
- точная центровка.
Шлицы изготавливаются по ГОСТ и Стандартам, имеют строго нормализованные размеры и детали для соединения легко подобрать. Упрощена сборка узлов и подгонка деталей.
К недостаткам шлицевых соединений относятся:
- высокая стоимость деталей;
- сложная технология изготовления;
- использование специального оборудования и инструмента.
При перегрузках шпонка просто срезается, не допуская передачи повышенной нагрузки на рабочий механизм и предотвращая его поломку. Деталь простая и дешевая, легко меняется.
В шлицевых соединениях при аварийной ситуации может сломаться зуб или весь станок. Замена деталей сложная и дорогостоящая.
Основные нормы взаимозаменяемости СОЕДИНЕНИЯ ШЛИЦЕВЫЕ ПРЯМОБОЧНЫЕ Размеры и допуски
Basic norms of interchangeability. Straight-sided splined joints. Dimensions and tolerances
МКС 21.120.30
Дата введения 01.01.82
Настоящий стандарт распространяется на шлицевые соединения общего назначения с прямо-бочным профилем зубьев, расположенных параллельно оси соединения и с боковыми сторонами профиля, параллельными оси симметрии шлица вне окружности диаметра d, и устанавливает число зубьев, номинальные размеры соединений легкой, средней и тяжелой серий, а также допуски для соединений с центрированием по внутреннему диаметру, по наружному диаметру и по боковым сторонам зубьев.
Стандарт не распространяется на специальные шлицевые соединения, которые отличаются от регламентируемых настоящим стандартом номинальными размерами и видом центрирования.
Стандарт не распространяется на изделия, спроектированные до 1980 г.
Стандарт полностью соответствует стандарту СТ СЭВ 6844-89.
Применение
Изготовление эвольвентных шлицев требует высокой точности. Нарезание зуба по втулке выполняется в основном протяжкой. Остальные способы дают меньшую точность и большую шероховатость поверхности. Часто производится ручная доводка по шаблону зачистка выступов.
Сложность обработки оправдывается применением шлицевых соединений с эвольвентным профилем в узлах с динамическими и переменными нагрузками. Например, в полых валах клетей прокатных станов, редукторах крупногабаритных строгальных и фрезерных станков, грузоподъемных механизмов, поднимающих вагонетки на доменные печи.
Кроме принятых стандартов на эвольвентные соединения по ГОСТ, имеются и другие исполнения деталей. Например в немецких станках встречается din параметры по стандартам, разработанным германским институтом стандартизации. На машинах, изготавливаемых на экспорт, встречается маркировка эвольвентных соединений с ссылкой на ISO – международный стандарт.
В обсуждениях автомобилистов часто можно услышать asa 24 48. Такую маркировку имеют эвольвентные шлицевые соединения на карданных валах. Встречаются они у переднеприводных фиатов, изготовленных по старым стандартам.
В настоящее время на передние карданы делается эвольвентный шлиц по ГОСТ 6033-80 или отраслевому стандарту ОСТ 1 00086-73. Старый стандарт актуален и сегодня. По нему работают многие машиностроительные и автомобилестроительные предприятия.
Характеристики шлицевых соединений
По своей конструкции и способу передачи вращательного момента, шлицевые соединения можно отнести к многошпоночным. Несколько плоскостей взаимодействия при вращении, только вместо большого количества пазов и шпонок в них, только шлицевый вал и втулка. Шпонки отсутствуют, их заменяют шлицевые пазы и зубья, вырезанные непосредственно на сопрягаемых деталях. Конструкция позволяет значительно сократить погрешность изготовления и дает возможность перемещаться втулке вдоль оси вала, не прекращая радиальное движение.
Размеры шлицов определяются внутренним диаметром вала, их количеством и формой. В шлицевом соединении образуется несколько плоскостей контактов. Возможность передачи большого крутящего момента возрастает по сравнению со шпонками в несколько раз.
Зуб шлица нарезается фрезами на зуборезных станках и протяжкой. Для подвижных узлов делается последующая шлифовка боковых поверхностей. Длина зубьев может быть любой, у неподвижных шлицевых соединений равна высоте ступицы колеса. При скольжении шестерни вдоль оси, длина нарезанных выступов на валу определяется размером перемещения шестерни, ее высотой и технологическим припуском, равным радиусу фрезы для ее выхода при обработке.
Диаметр вала по наружной поверхности равен размеру втулки по впадинам. Втулка со шлицами в точности копирует своим отверстием профиль вала и плотно надевается на него. Шлицевые канавки по отверстию нарезаются на долбежном станке. Технология изготовления длительная, требует большой точности, которую не может обеспечить долбяк, поскольку длина резца большая относительно его сечения. При попытке ускорить обработку, сделать больше заход и подачу, инструмент отжимает, размер получается в минус.
При проектировании узла и подборе пар, основным параметром является внутренний диаметр по шлицам. Его рассчитывают на кручение и изгиб. Шлицевая втулка подвергается меньшим по силе воздействиям. Она выбирается по справочнику. Детали делают из среднеуглеродистых малолегированных сталей: Ст 45, Ст40Х, Ст 40ХН. Они имеют относительно высокую вязкость и низкую хрупкость в нормализованном состоянии и после объемной закалки на воздух при твердости 320–350 HB.
Определить количество зубьев при проектировании можно по таблицам. Они разделены для каждого внутреннего диаметра на 3 группы по нагрузкам:
- легкая;
- средняя;
- тяжелая.
Чем больше крутящий момент нужно передавать, тем выше сам шлиц и больше их количество. За счет этого увеличивается площадь контакта.
Зубчатые соединения рассчитываются с учетом погрешности изготовления. Между поверхностями сопряженных деталей имеется зазор соединения. При повороте ведущей детали он смещается в противоположную сторону от направления действия силы. В идеале все поверхности соприкасаются и нагружены одинаково. По факту зубчатые соединения изготавливаются с погрешностью в 0,01–0,03 мм, в зависимости от размера и способа обработки. Муфта одной плоскостью соприкасается сильнее, другими меньше. При расчете прочности выбирается по таблице поправочный коэффициент, позволяющий рассчитать параметры деталей на прочность с учетом неравномерных сил нагрузок.
Зазор в соединении определяет размер холостого хода. Начиная двигаться, ведущая деталь сначала выбирает просвет между рабочими плоскостями, затем начинается силовое воздействие и вращение ведомой детали и всего узла.
Использование
Необходимость в использовании зубчатых соединений появляется, когда нужно передать большой вращающий момент и предъявляют большие требования к соосности ведущей и ведомой детали и точности движения. Шлицы дают возможность втулке передвигаться вдоль оси, меняя передаточное число зацепления безостановочно механизма. Из-за этого они используются в коробках передач автомобилей, станков, загрузочных агрегатов.
Распределение нагрузки относительно оси вращения одинаковое, по количеству зубьев, исключается радиальное биение. Это применяется в точных приборах, где нужна точность.
Вращение при помощи треугольных зубцов встречается в домашних приборах, электроинструменте:
Во всех областях автомобилестроения, станкостроения, машинах и прочих средствах передвижения применяется небольшой и мощный узел передачи вращения.
Условное обозначение прямобочных шлицевых соединений
Пример условного обозначения прямобочного шлицевого соединения z=8, d=36 мм, D=40 мм, b=7 мм с центрированием по внутреннему диаметру d и посадкой по центрирующему диаметру H7/f7 и по размеру b F8/f8:
или
то же, при центрировании по наружному диаметру D:
то же, при центрировании по b:
или
Пример условного обозначения втулки и вала того же соединения при центрировании по D:
Втулки: или
Вала:
Условное изображение шлицевых соединений по ГОСТ 2.409-74.
Соседние страницы
- Шлицевые эвольвентные соединения
- Шлицевое соединение с треугольным профилем, бесшпоночное соединение.
- Примеры шлицевых соединений
- Кольца упругие конические
- Кольца конические разрезные
- Втулки конические разрезные с фланцем
