Виды центрирования, принципы их выбора шлицевых соединений

Типы и основные элементы шлицевых деталей и соединений (диаметры, ширина шлиц).

Классификация шлицевых соединений и предъявляемые к ним точностные требования.

Посадки шпонок по боковым сторонам (свободное, нормальное и плотное соединения).

Для получения разных посадок призматических шпонок установлены три типа шпоночных соединений: свободное, нормальное и плотное и поля допусков на ширину b шпонок, пазов валов и втулок. Для ширины шпонки установлено поле допуска h 9, для высоты шпонки — h 11 и для длины — h 14.

Для свободного соединения установлены поля допусков ширины для паза на валу Н 9, а паза во втулке D 10; для нормального соединения — соответственно N 9 и J_s 9; для плотного соединения — одинаковые поля допусков Р 9. Сопряжения шпонки с пазами на валу и во втулке выполняются в системе вала.

При увеличенных нагрузках и повышенных требованиях к центрированию вместо шпоночных применяют шлицевые соединения втулок с валами. В них нагрузка на вал и втулку распределяется равномернее, чем в шпоночных соединениях, концентрация напряжений меньше и обеспечивается лучшее центрирование на валу.

Шлицевым соединением называется разъемное соединение вала с отверстием, когда на валу имеются зубья (выступы), а в отверстии – соответствующие впадины (шлицы). В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямобочные, эвольвентные и треугольные. Шлицевые соединения используются в посадках с зазором и натягом.

Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизованы и регламентируются отраслевыми нормалями.

В зависимости от профиля зубьев шлицевых соединений меняются и основные элементы: в прямобочных шлицевых соединениях — это поверхности с диаметрами d и D (от 14 до 125 мм), число зубьев z (от 6 до 20) и угол γ расположения шлицев, ширина зуба b. В эвольвентных шлицевых соединениях это боковые поверхности и наружный диаметр; в треугольных — боковые поверхности. Модуль для эвольвентного шлицевого соединения — это то же, что и модуль для зубчатого колеса.

Одним из основных показателей точности шлицевых соединений является концентричность сопрягаемых деталей. При этом сопряжение происходит по трем поверхностям: наружному и внутреннему диаметрам и по боковым поверхностям шлиц. Следовательно, надо назначить по этим поверхностям три посадки. Назначить жесткие требования к точности по всем трем поверхностям нельзя и предъявляемые требования к каждой из поверхностей разные. Более высокая точность назначается для той поверхности, которая в данном сопряжении должна обеспечить совмещение осей вала и втулки.

Вид центрирования определяется эксплуатационными требованиями и технологическими факторами. Эксплуатационные требования заключаются в том, что:

- при передаче малых вращающих моментов в подвижных и неподвижных сопряжениях центрируют по D;

- для точного совмещения осей вала и втулки центрируют по d;

- для передачи больших вращающих моментов и при реверсировании вращения центрируют по b.

Технологические факторы заключаются в том, что шлицы на валах фрезеруют либо последовательно, вырезая паз за пазом фасонной фрезой на горизонтально-фрезерном станке с малой точностью, либо обрабатывают сразу все шлицы червячной фрезой на зубофрезерном станке.

При наличии термообработки на погрешности изготовления накладываются погрешности от коробления. Поэтому точные элементы шлицевого валика при окончательной обработке обязательно шлифуют.

Основным мотивом при выборе центрирования по диаметрам d или D является возможность наиболее производительно и экономично произвести чистовую обработку посадочных поверхностей. Именно поэтому основными способами центрирования соединений с прямобочными шлицами, которые примерно равнозначны, является:

- центрирование втулок на валах по наружному диаметру D и по внутреннему диаметру d. Второй вариант применяется при высокой твердости сопрягаемых поверхностей (каленую втулку можно точно обработать только по этому размеру и только шлифованием);

- по боковым сторонам шлиц b. Применяется при невысокой точности центрирования и реверсивных ударных нагрузках и это самый простой и дешевый вид центрирования.

Кроме требований к центрирующим и нецентрирующим поверхностям установлены ограничения отклонений от параллельности боковых сторон зубьев и пазов втулок относительно центрирующей поверхности.

Прямобочные шлицевые соединения используются в подвижных (с зазором) и неподвижных (с натягом) соединениях. Разделение прямобочных шлицевых соединений на три серии (легкую, среднюю и тяжелую) позволяет при постоянном внутреннем диаметре усилить соединение при первом переходе за счет увеличения большего диаметра, а потом и за счет увеличения числа зубьев.

У эвольвентных шлицевых соединений центрирование осуществляется по наружному диаметру, по боковым поверхностям зубьев и по внутреннему диаметру. Центрирование по внутреннему диаметру не рекомендуется. Выбор вида центрирования, у эвольвентных шлицевых соединений, как и у прямобочных соединений, зависит от условий эксплуатации и технологических факторов. Если материал втулки поддается обработке протягиванием или калиброванием, то выбирают центрирование по диаметру впадин втулки D_f соединения.

Треугольные зубчатые шлицевые соединения чаще всего применяют вместо посадок с натягом и при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов. Наряду с цилиндрическими соединениями используют и конические. Обычно конусность 1:16. Центрирование только по боковым сторонам зубьев. Часто втулка имеет разрез и стягивается на валу с помощью клеммного соединения.