4534

Штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения

Научная статья

Производство и промышленные технологии

Штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения Штифтовые соединения применяют для крепления деталей (например, для фиксации соединения вала со втулкой) или для взаимного ориентирования деталей, которые крепят друг к другу винтами или болтами (в соединен...

Русский

2012-11-22

180.5 KB

217 чел.

Штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения

Штифтовые соединения применяют для крепления деталей (например, для фиксации соединения вала со втулкой) или для взаимного ориентирования деталей, которые крепят друг к другу винтами или болтами (в соединениях крышки и корпуса, стойки и основания и др.).

Эскиз изделия со штифтовыми соединениями двух видов – вал-зубчатое колесо и крышка-корпус (соединение с применением двух штифтов) представлен на рисунке 14.1. Из рисунка следует, что штифт сопрягается с двумя деталями. Все штифтовые соединения относятся к разъемным неподвижным соединениям, при необходимости штифты извлекают из отверстий, соединение разбирают. Повторная сборка обеспечивает работу сопряжения с тем же уровнем качества, что и первичная.

Сопряжение штифта (вала) с отверстиями в двух деталях, например посадки штифта в крышку и в корпус или сопряжения штифта с отверстиями вала и ступицы зубчатого колеса (в последнем случае можно формально рассматривать даже три сопряжения) требуют применения посадок в системе вала.

При ориентировании деталей относительно друг друга (соединение крышки и корпуса) обычно используют два штифта, хотя для фиксации углового положения деталей, ориентирование которых обеспечивается цилиндрическим сопряжением (например, соединение круглой крышки с корпусом) достаточно одного фиксирующего штифта.

Штифтовые соединения вала со втулкой относятся к разъемным неподвижным соединениям, в которых дополнительный конструктивный элемент (штифт) обеспечивает взаимную неподвижность деталей. Штифт фиксирует детали и в осевом, и в тангенциальном направлениях. Он предотвращает сдвиг зубчатого колеса вдоль оси вала, а также взаимный поворот деталей в соединении. В отличие от неразъемных соединений вала и втулки с натягом, штифтовые соединения позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. В штифтовом соединении вала с ответной деталью штифт обычно используется для передачи крутящего момента (в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом), но возможны и другие решения, например – защита вала от поворота относительно неподвижного корпуса.

Штифтовое соединение вала с зубчатым колесом подобно шпоночному соединению, в нем следует различать центрирующее сопряжение – вал-отверстие зубчатого колеса и две собственно штифтовые посадки: штифт-отверстия во втулке зубчатого колеса (два отверстия) и штифт-отверстие вала.

Точность центрирования деталей в штифтовом соединении вала с зубчатым колесом (шкивом, ступицей рычага и др.) обеспечивается посадкой колеса на вал. Это обычное центрирующее гладкое цилиндрическое сопряжение, для которого можно выбрать посадку с очень малыми зазорами или натягами, следовательно, предпочтительны переходные посадки.

Штифтовое соединение крышки и корпуса образует две посадки (штифт-отверстие корпуса и штифт-отверстие крышки) которые используются только для взаимного ориентирования соединяемых деталей, а крепление крышки к корпусу обычно осуществляют с помощью винтовых соединений.

Поскольку поле допуска диаметра штифта одинаково по всей длине, собственно штифтовые посадки являются посадками в системе вала. Если выбрано основное отклонение поля допуска стандартного штифта h (например, 4 h8), посадки реализуются в системе основного вала. А если выбрать иное стандартное основное отклонение поля допуска штифта (например, m), собственно штифтовые посадки реализуются в системе неосновного вала, например, 4 F8/m6 и 4 K7/m6.

Стандарты предусматривают ряд конструкций штифтов, в том числе штифты конические, штифты цилиндрические с гладкими поверхностями, штифты с лысками, с насечками (для установки в глухие отверстия), штифты трубчатые, в том числе с продольными разрезами. Дополнительными конструктивными элементами штифтов могут быть резьбовые отверстия или резьбовые выступы (их используют для извлечения штифтов из глухих отверстий), глухие цилиндрические отверстия (для облегчения расклепывания концов в неразъемных штифтовых соединениях). Для некоторых типов конических штифтов предусмотрен продольный разрез (шлиц) со стороны меньшего основания конуса длиной примерно (15…30) % от общей длины штифта для стопорения штифта пластическим деформированием (разжатием). Штифты обычно изготавливают из стали 45, хотя в некоторых случаях допускается изготовление штифтов из сталей А12, 10кп и 20кп. Штифты при необходимости изготавливают из качественных конструкционных сталей и закаливают до твердости (54…62) HRC.

Стандарты регламентируют номинальные размеры штифтов и поля допусков их основных размеров, что позволяет назначать необходимые типовые посадки штифтов в отверстия корпусов, крышек, втулок и валов.

Гладкие цилиндрические штифты изготавливают с полями допусков основной поверхности m6, h8, h9, h11, длины штифта – h14, диаметра глухого отверстия в торце штифта – по Н13, а его глубины – по IT15. Поля допусков резьбовых отверстий в торцах штифтов – по 7Н. Конические штифты изготавливают с конусностью 1:50, с полями допусков на угловой размер ± АТ8/2 или ± АТ10/2 и с полем допуска диаметра h10 или h11.

Типичный ряд длин штифтов в некотором ограниченном диапазоне (в миллиметрах): 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 отличается от рядов нормальных линейных размеров.

Условное обозначение стандартного штифта включает:

  •  слово «Штифт»;
    •  обозначение типа (не указывают тип 1 и другие, если тип однозначно определяется стандартом);
    •  размеры (диаметр d и длину L штифта, при необходимости с указанием поля допуска диаметра);
    •  обозначение стандарта.

Примеры обозначений штифтов:

Штифт 10 m6 × 60 ГОСТ 3128 – 70 – штифт диаметром 10 мм и длиной 60 мм.

Штифт 8 h11 × 45 Хим. Окс. прм. ГОСТ 10773 – 80 – штифт диаметром 8 мм и длиной 45 мм, с покрытием Хим. Окс. прм.

Штифтовые соединения крышки и корпуса (рисунок 14.2) представляют собой достаточно сложную конструкцию, связанную с составлением и решением взаимосвязанных размерных цепей. Каждое собственно штифтовое сопряжение включает в себя две простейших размерных цепи (посадка штифта в отверстие корпуса и посадка штифта в отверстие крышки). Образовавшиеся замыкающие звенья – зазоры (натяги) будут входить как составляющие звенья в размерные цепи, определяющие межосевые размеры штифтового соединения, а также их замыкающие звенья – зазоры (натяги) между образующими штифтов и корпусной детали (крышки).

Кроме обозначенных линейных размерных цепей, можно также составить и рассчитать угловые размерные цепи, поскольку отклонения осей штифтовых отверстий от перпендикулярности также существенно влияют на собираемость изделия.

В связи с тем, что обеспечить точность замыкающих звеньев таких размерных цепей методами полной взаимозаменяемости бывает затруднительно, достаточно часто прибегают к «технологической компенсации» – применяют совместную окончательную обработку штифтовых отверстий в сборе. Корпус и крышку с предварительно просверленными отверстиями собирают без штифтов и крепят друг к другу, затем «совпадающие» отверстия двух деталей в сборе обрабатывают разверткой, чем обеспечивается их соосное расположение при фиксированном межосевом расстоянии. Такой технологический процесс можно рассматривать как применение технологии индивидуального производства, поскольку каждая крышка подходит только к своему корпусу. В серийном и массовом производстве применяется и раздельная обработка деталей с использованием специальных приспособлений, обеспечивающих высокую точность координат осей штифтовых отверстий.

Контроль элементов штифтового соединения

Контроль размеров стандартных штифтов осуществляют при их изготовлении, причем контроль наружных размеров не представляет сложности и осуществляется традиционными методами. Контроль элементов штифтового соединения корпусных деталей включает контроль размеров отверстий под штифты и контроль координирующих размеров, определяющих положение осей отверстий.

Контроль диаметров отверстий можно осуществлять универсальными средствами измерений (нутромерами), имеющими соответствующие диапазоны измерений, или калибрами-пробками. Для контроля глубины глухих отверстий в корпусных деталях можно использовать глубиномеры или специальные шаблоны (жесткие калибры).

Для контроля расположения парных штифтовых отверстий широко используются комплексные проходные калибры, с помощью которых осуществляется контроль межосевого расстояния с учетом размеров отверстий и погрешностей их расположения, включая отклонения от перпендикулярности осей базовому элементу. В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля расположения парных штифтовых отверстий представляет собой общее основание, на котором размещены два выступающих цилиндра наибольшего предельного размера, расположенные «идеальным образом» (с номинальным межосевым расстоянием и параллельными осями). Длина рабочих поверхностей цилиндров должна соответствовать длине штифтового сопряжения.

Универсальными средствами измерений, пригодными для контроля размеров и расположения парных штифтовых отверстий являются измерительные микроскопы. Контроль сквозных отверстий осуществляют в проходящем свете, контроль глухих отверстий – в отраженном свете. Контроль размеров и расположения штифтовых отверстий можно также осуществлять с помощью трехкоординатных измерительных приборов.

ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита от поворота кронштейна тяжелой стойки при его продольном перемещении относительно неподвижной колонки (направляющее шпоночное соединение).

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами (исполнение 1), с одним закругленным торцом (исполнение 3) и с незакругленными торцами (исполнение 2), сегментные шпонки полной формы (исполнение 1) и со срезанным краем сегмента (исполнение 2).

Призматические шпонки применяют наиболее часто. Они дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Для образования неподвижных соединений можно использовать сегментные и клиновые шпонки. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

В отличие от соединений вал-втулка с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. Поперечное сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой представлено на рисунке 14.3.

Из рисунка 14.3 видно, что шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. В шпоночном соединении возможно и еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой (закрытый с двух сторон) паз на валу.

Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами. Для повышения точности центрирования предпочтительно применение переходных посадок или даже посадок с небольшим натягом.

В размерной цепи по высоте призматической шпонки сопряжение практически отсутствует, поскольку специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки), поэтому нет сопряжения между призматической шпонкой по высоте и «отверстием» собранного шпоночного соединения (размер между донышками пазов на валу и во втулке). В клиновых шпоночных соединениях зазор по высоте обычно выбирают, продольным перемещением шпонки, но при этом зазор в центрирующем сопряжении (если он есть) также выбирают в одну сторону, что приводит к относительному смещению осей вала и отверстия.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо, блок зубчатых колес, полумуфта или другая деталь (здесь направляющей является вал со шпонкой). Шпонки могут быть закреплены на втулке и также служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала. Так шпонка, закрепленная на кронштейне тяжелой стойки для установки измерительных головок типа микрокаторов, предназначена для предотвращения поворота кронштейна при его продольном перемещении по колонке стойки. В этом случае направляющей является колонка – вал со шпоночным пазом.

В таблице14.1 приведены размеры ряда призматических шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 23360-78).

Таблица 14.1 – Номинальные размеры призматических шпонок и шпоночных пазов

D (d)

b

h

t1

t2

l

s

s1

От 6 до 8

Св.8 до 10

Св.10 до 12

…………….

2

3

4

….

2

3

4

….

1,2

1,8

2,5

…..

1,0

1,4

1,8

…..

6...20

6...36

8...45

…….

0,16…0,25

……………

0,08…0,16

…………….

Св.22 до 30

8

7

4,0

3,3

18-90

0,25…0,40

0,16…0,25

Длины шпонок l выбирают из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 40, 45, 50, 56, 63 и далее до 500 мм с полем допуска h14. Для длины L глухого шпоночного паза установлено поле допуска Н15.

Значения предельных отклонений глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 в зависимости от высоты шпонки h приведены в таблице 14.2.

Таблица 14.2 – Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2

Высота шпонки h

Предельные отклонения t1 и t2

От 2 до 6

ЕI = 0; ES = + 0,1

Св. 6 до 18

EI = 0; ЕS = + 0,2

Св.18 до 50

ЕI = 0; ES = + 0,3

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

- ширины b – h9;

- высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – h11.

Стандарт определяет три вида шпоночных соединений, которые называют «свободное», «нормальное» и «плотное». В зависимости от характера шпоночного соединения для них установлены конкретные поля допусков ширины пазов вала и втулки (таблица 14.3).

Таблица 14.3 – Поля допусков ширины пазов вала и втулки для разных соединений

Вид шпоночного соединения

Поле допуска ширины паза

на валу

во втулке

Свободное

Нормальное

Плотное

Н9

N9

Р9

D10

Js9

Р9

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое в значительной мере зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии со стандартом ГОСТ 2.308 – 79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643 – 81.

Шероховатость боковых поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (значения параметра Ra или 3,2 мкм, или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок включает следующие элементы:

  •  слово «Шпонка»;
    •  обозначение исполнения (исполнение 1 не указывают);
    •  размеры сечения b × h и длины шпонки l;
    •  обозначение стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h = 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 – 4 × 4 × 12 ГОСТ 23360 –78.

Призматические направляющие шпонки могут закрепляться в пазах вала винтами. Для прохода винтов в шпонке делают гладкие отверстия, а для отжима шпонки при демонтаже служит сквозное резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм

Шпонка 3 – 12 × 8 × 100 ГОСТ 8790 –79.

Сегментные шпонки обычно применяют для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбирают в зависимости от диаметра вала.

Виды полей допусков ширины пазов для сегментных шпоночных соединений зависят от характера шпоночного соединения (таблица 14.4).

Таблица 14.4 – Шпоночные соединения с сегментными шпонками

Характер шпоночного соединения

Поле допуска ширины паза

на валу

во втулке

Нормальное

N9

Js9

Плотное

Р9

Р9

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки – D10 (соединение свободного типа).

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

  •  ширины b – h9;
  •  высоты h (h1) – h11;
  •  диаметра D – h12.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова «Шпонка»; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b × h (h1); обозначения стандарта. Пример условного обозначения сегментной шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм и h = 6,5 мм:

Шпонка 2 – 4 × 6,5 ГОСТ 24701 –80.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных шпоночных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068 – 80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360 – 78).

По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – с полем Н15. Предельные отклонения глубины пазов t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок.

Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81.

Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с номинальными размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм:

Шпонка 2 – 8 × 7 × 25 ГОСТ 24068 – 80.

Контроль элементов шпоночного соединения

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, причем длина калибра соответствует длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Шлицевые соединения – вид соединения валов со втулками по сопрягаемым поверхностям сложного профиля с выступами (шлицами) и впадинами. Они предназначены для передачи крутящего момента, обеспечивают хорошее центрирование втулки на валу, легкое относительное перемещение деталей вдоль оси. Технологически эти соединения сложнее шпоночных, но благодаря большому числу шлиц позволяют передавать значительные вращающие моменты и обеспечивают меньшую концентрацию напряжений.

В зависимости от формы профиля зубьев (шлиц) различают прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения. Треугольные шлицевые соединения с мелкими шлицами обычно применяют для неподвижных соединений. На уровне межгосударственных стандартов стандартизованы элементы и соединения с формой профиля зубьев прямобочной (ГОСТ 1139 – 80 «Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски») и эвольвентной (ГОСТ 6033 – 80 «Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 300. Размеры, допуски и измеряемые величины»). Наиболее широко распространены прямобочные шлицевые соединения с четным числом шлиц, которые применяют для подвижных, а также и для неподвижных соединений.

Размеры и число зубьев z шлицевых соединений с прямобочным профилем по ГОСТ 1139 – 80 зависят от серии (легкая, средняя, тяжелая). При одном и том же внутреннем диаметре более тяжелые серии отличаются увеличением высоты шлиц (и диаметра D). Тяжелая серия имеет большее число шлиц по сравнению со средней.

В прямобочных и эвольвентных шлицевых соединениях сопряжения (посадки) могут осуществляться по трем поверхностям (по наружной цилиндрической поверхности D, внутренней цилиндрической поверхности d и по боковым поверхностям впадин втулки и шлиц вала b). Сложности сопряжения по трем поверхностям одновременно (неоправданно высокие требования к точности всех элементов по размерам, форме и расположению) привели к определенным особенностям решения задач:

  •  для любого шлицевого соединения введены понятия центрирующей поверхности и нецентрирующих поверхностей;
  •  в шлицевом соединении осуществляются как минимум два сопряжения – по центрирующей поверхности и по одной из нецентрирующих поверхностей;
  •  по нецентрирующим поверхностям сопряжения назначают посадки с большими гарантированными зазорами и грубыми полями допусков, либо даже предусматривают зазор по номинальным размерам (без образования посадки).

Сопряжения по боковым поверхностям шлиц (по размерам b) осуществляются в любом шлицевом соединении (прямобочном, эвольвентном, треугольном) вне зависимости от выбора центрирующего элемента.

Принципиально возможны три метода центрирования в любом шлицевом соединении втулки и вала (по наружной цилиндрической поверхности D, внутренней цилиндрической поверхности d и по боковым поверхностям шлиц b). Схематическое изображение методов центрирования в шлицевом соединении представлено на рисунке 14.4.

Рисунок 14.4 – Схемы центрирования в прямобочных шлицевых соединениях

На схемах центрирования по наружному диаметру D (рисунок 14.4 а); по внутреннему диаметру d (рисунок 14.4 б); по боковым сторонам зубьев b (рисунок 14.4 в) условно показаны зазоры по нецентрирующим диаметрам.

Выбор метода центрирования определяется эксплуатационными требованиями и технологией получения шлицевых поверхностей. Для получения шлиц на валу заготовку в виде гладкого вала обычно обрабатывают специальным инструментом (фасонная фреза, шлифовальный круг). Инструмент имеет профиль, соответствующий форме впадины, причем полный профиль получают за один или несколько проходов. Шлицевое отверстие в серийном и массовом производстве получают протягиванием (обработка протяжкой – специальным многолезвийным режущим инструментом, образующим полный профиль шлицевого отверстия за один проход инструмента). Протягивание может быть окончательной операцией или после него осуществляют дополнительную обработку детали. Если после протягивания деталь закаливают, дополнительная обработка центрирующего элемента становится необходимой, поскольку термообработка сложной детали приводит к короблению поверхности и искажению геометрических параметров (деталь «ведет»).

Центрирование по наружному и внутреннему диаметрам соответствующих цилиндрических поверхностей (D и d) применяют для обеспечения сравнительно высоких требований к соосности втулки и вала. Центрирование по боковым поверхностям зубьев b применяют при менее высоких требованиях к соосности и необходимости снизить динамические нагрузки на шлицы. Динамические ударные нагрузки в шлицевых соединениях возникают из-за зазоров между боковыми сторонами шлиц и шлицевых впадин при работе изделия в реверсивном и старт-стопном режимах.

Точность центрирования втулки и вала по наружному и внутреннему диаметрам (D и d) практически одинакова, и выбор центрирующего элемента в таких случаях определяется требованиями к конструкции и возможностями технологического оборудования.

При центрировании по внутреннему диаметру d изготавливают шлицевые валы исполнений А и С, а при центрировании по наружному диаметру D и боковым сторонам зубьев b – исполнения В. Форма сечения втулки при всех способах центрирования шлицевых соединений одинакова.

Центрирование по D применяют в соединениях, передающих небольшой крутящий момент, когда допускается сравнительно невысокая твердость втулки – (40...45) НRC. Такой метод центрирования применяют для неподвижных соединений или соединений со сравнительно редкими взаимными осевыми перемещениями деталей, в которых практически отсутствует износ поверхностей. Втулку (обычно после нормализации) окончательно обрабатывают чистовой протяжкой.

Центрирование по d применяется для подвижных шлицевых соединений передающих большие крутящие моменты. В таких соединениях втулка должна быть достаточно твердой, а поскольку закаленную поверхность нельзя обработать чистовой протяжкой, окончательной технологической операцией обработки шлицевого отверстия является шлифование по внутреннему диаметру.

Поля допусков диаметров d и D и размера b шлицевых вала и втулки, а также рекомендуемые посадки для прямобочных шлицевых соединений при различных способах центрирования регламентированы в ГОСТ 1139-80.

Условное обозначение шлицевого соединения содержит:

  •  букву, означающую поверхность центрирования;
  •  число шлиц и номинальные размеры d, D и b соединения;
  •  обозначения посадок, помещенные после соответствующих размеров.

Поля допусков нецентрирующих диаметров допускается в обозначении не указывать.

Примеры условных обозначений разных сопряжений для шлицевого прямобочного соединения с числом зубьев z = 6, внутренним диаметром        d = 28 мм, наружным диаметром D = 32 мм, шириной зуба b = 7 мм представлены ниже.

Обозначение сопряжения при центрировании по внутреннему диаметру d, с посадкой по центрирующему диаметру Н7/е8 и по ширине зуба D9/f8:

d – 6 28 Н7/е8 32 Н12/а11 7 D9/f8.

Обозначение при центрировании по наружному диаметру D, с посадкой по центрирующему диаметру Н8/h7 и по ширине зуба F10/h9:

D – 6 28 32 Н8/h7 7 F10/h9.

Обозначение при центрировании по боковым сторонам b зубьев:

b – 6 28 32 Н12/а11 7 D9/h8.

Условные обозначения отдельных шлицевых поверхностей (внутренней и наружной) отличаются тем, что вместо посадок записывают обозначения полей допусков соответствующих размеров. Пример условного обозначения втулки при центрировании по внутреннему диаметру:

d – 6 28 Н7 32 Н12 7 D9.

Пример условного обозначения вала при центрировании по внутреннему диаметру:

d – 6 28 е8 32 а11 7 f8.

Параметры эвольвентных шлицевых соединений, включая число шлиц (зубьев), значения модулей, поля допусков и посадки определены ГОСТ 6033 – 80. Преимуществами эвольвентного профиля шлиц перед прямобочным являются возможность обеспечить несколько лучшее центрирование по боковым поверхностям зубьев, а также меньшие габариты при передаче одинаковых моментов. Эвольвентный шлиц имеет повышенную прочность на изгиб, поскольку утолщается к основанию.

В эвольвентных шлицевых соединениях центрирование по боковым поверхностям зубьев применяют чаще, чем по наружному диаметру. Допускается и центрирование по внутреннему диаметру (при этом профиль следует выполнять с плоской или закругленной формой дна впадины), но такое центрирование практически не применяется.

Поскольку эвольвентные шлицы и впадины имеют переменную ширину, для них в отличие от прямобочных шлицевых поверхностей разработаны специальные допуски (с разными степенями точности) и оригинальные обозначения (сначала степень точности, затем – основное отклонение).

На толщину шлиц вала и ширину впадин втулки установлены два вида допусков – допуск на размер (Ts – на толщину шлиц вала и Te – на ширину впадин втулки) и T – суммарный допуск, включающий допуски на собственно размер элемента и допуски на отклонения формы и расположения элементов профиля шлиц и впадин.

Для ширины впадин втулки нормировано одно основное отклонение Н и степени точности 7, 9 и 11. На толщину шлиц вала установлены десять основных отклонений (a, e, d, f, g, h, k, n, p, r) и степени точности от 7 до 11.

Обозначения эвольвентных шлицевых соединений включают значения номинального диаметра D, модуля m, обозначение посадки, помещаемое после обозначений размеров или модуля, и номер стандарта.

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с центрированием по боковым поверхностям зубьев:

50 2 9H/9g ГОСТ 6033 – 80

(D = 50 мм, модуль m = 2 мм, посадка по боковым сторонам шлиц 9H/9g).

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с диаметром D = 50 мм, m = 2 мм, с центрированием по D и посадкой по центрирующему диаметру H7/g6 :

50  H7/g6 2 ГОСТ 6033 – 80.

Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с диаметром D = 30 мм, m = 1,25 мм, при центрировании по внутреннему диаметру df с посадкой по центрирующему диаметру Н7/d6:

i  301,25Н7/d6 ГОСТ 6033 – 80.

Кроме норм точности размеров к шлицевым поверхностям деталей предъявляют дополнительные требования по точности формы и расположения поверхностей, а также определенные требования к их микрогеометрии.

При назначении допусков формы и расположения элементов шлицевых соединений можно руководствоваться следующими рекомендациями (рисунок 14.4).

Для прямобочных шлицевых соединений:

  •  допуски параллельности плоскости симметрии шлицев вала (или пазов шлицевой втулки) относительно оси центрирующей поверхности на длине 100 мм не должны превышать 0,03 мм – в соединениях повышенной точности (с допусками размеров b от IТ6 до IT8) и 0,05 мм – в соединениях нормальной точности (с допусками размеров b от IT9 до IT10). При центрировании по боковым сторонам шлиц выбирают дополнительную базу – ось одной из нецентрирующих поверхностей шлицевого вала (обычно с более жестким допуском);
  •  допуски радиального биения центрирующих поверхностей шлицевого вала (база – общая ось посадочных поверхностей подшипниковых шеек вала) следует назначать по седьмой степени точности ГОСТ 24643 при допусках центрирующих поверхностей 6...8 квалитетов и по восьмой степени точности при допусках центрирующих поверхностей 9...10 квалитетов;

Рисунок 14.4 – Обозначения допусков параллельности и радиального биения элементов наружной шлицевой поверхности:

а – при центрировании по внутреннему диаметру; б – при центрировании по наружному диаметру; в – при центрировании по боковым сторонам шлиц.

База БВ – конструкторская база вала (общая ось посадочных поверхностей под подшипники). База Д – ось выбранной нецентрирующей поверхности шлицевого вала при центрировании по боковым сторонам шлиц

Для эвольвентных шлицевых соединений предельные значения радиального биения Fr и допуска направления зуба Fβ следует принимать по ГОСТ 6033.

Параметры шероховатости поверхностей элементов прямобочных и эвольвентных шлицевых соединений должны быть согласованы с самыми жесткими допусками макрогеометрии. Значения параметра Ra не должны превышать 1,25 мкм для центрирующих поверхностей, 2,5 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц подвижных соединений, а для неподвижных соединений – 4,0 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц неподвижных соединений и 10 мкм для нецентрирующих цилиндрических поверхностей шлиц.

Требования к чертежам шлицевых соединений и их элементов регламентирует ГОСТ 2.409-74 «Единая система конструкторской документации. Правила выполнения чертежей зубчатых (шлицевых) соединений».

Контроль элементов шлицевых соединений

Для контроля шлицевых деталей применяют калибры. В соответствии с принципом Тейлора применяют комплексные проходные калибры, которые представляют собой прототип сопрягаемой детали (шлицевой вал или втулку с длиной, соответствующей длине шлицевого сопряжения) и комплект непроходных калибров для поэлементного контроля.

Проходные калибры осуществляют комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей шлицевого вала или втулки. Комплексный калибр должен проходить под действием собственного веса на всей длине контролируемой поверхности.

Каждый из непроходных калибров проверяет только собственно размер соответствующего элемента. Непроходными калибрами каждый из элементов детали проверяют в ряде сечений, причем прохождение в любом из контролируемых сечений дает основание признать деталь бракованной.

Допуски калибров для контроля шлицевых деталей регламентированы стандартами ГОСТ 7951 – 80 (для прямобочных) и ГОСТ24969 – 81 (для эвольвентных шлицевых деталей).


4N7/h8

4N7/h8

4K7/m6

4F8/m6

Рисунок 14.1 – Эскиз изделия со штифтовыми соединениями

Размер между дальними образующими штифтов

Размер между ближними образующими штифтов

посадки штифта

посадки штифта

Межосевые расстояния отверстий в крышке

Межосевое расстояние отверстий и штифтов в корпусе

Рисунок 14.2 – Эскиз соединения крышка-корпус (ориентирование по двум штифтам)

6 N9/h9

6 Js9/h9

Рисунок 14.3 – Сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18161. ПОНЯТТЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЕЛЬНОЇ РЕФОРМИ В УКРАЇНІ 61.5 KB
  Лекція 3. ПОНЯТТЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЕЛЬНОЇ РЕФОРМИ В УКРАЇНІ План: 1. Передумови земельної реформи. 2. Поняття земельної реформи у правовій доктрині України. 3. Мета завдання напрямки земельної реформи. 4. Земельні реформи в історії Україні. Питання...
18162. ПРАВО ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ 75.5 KB
  Лекція 4. ПРАВО ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ План: 1. Поняття права власності на землю та особливості його об'єкту. 2. Змісту права власності на землю та особливості права володіння земельними ділянками. 3. Особливість права користування земельними ділянками. 4. Особливіст...
18163. ФОРМИ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ 92 KB
  Лекція 5 ФОРМИ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ План: Право приватної власності на землю. Право державної власності на землю. Право комунальної власності на землю . Право власності на землю Українського народу. Право колективної власності на землю. Пи
18164. ПРИВАТИЗАЦІЯ ЗЕМЕЛЬНИХ ДІЛЯНОК 83.5 KB
  Лекція 6 ПРИВАТИЗАЦІЯ ЗЕМЕЛЬНИХ ДІЛЯНОК План: Поняття та правові моделі приватизації. Приватизація земельних ділянок із земель запасу та земельних ділянок надані раніше у користування громадянам. Приватизація земельних ділянок колективами громадян ю...
18165. НАБУТТЯ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЕЛЬНІ ДІЛЯНКИ ЗА ЦИВІЛЬНО - ПРАВОВИМИ УГОДАМИ 81 KB
  Лекція 7. НАБУТТЯ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЕЛЬНІ ДІЛЯНКИ ЗА ЦИВІЛЬНО ПРАВОВИМИ УГОДАМИ План: 1. Загальні положення. 2. Купівля – продаж. 3. Міна. 4. Дарування. 5. Спадкування. 6. Рента. Питання для самоконтролю: Питання для самостійного опрацювання: 1. Загальні ...
18166. ПРИПИНЕННЯ ПРАВА ПРИВАТНОЇ ВЛАСНОСТІ 84 KB
  Лекція 8 ПРИПИНЕННЯ ПРАВА ПРИВАТНОЇ ВЛАСНОСТІ План: Припинення права приватної власності як санкція за вчинене правопорушення. Викуп земельних ділянок приватної власності для суспільних потреб Примусове припинення права власності. Викуп земельних...
18167. ПРАВО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ 95 KB
  Лекція 9. ПРАВО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ План: Поняття права землекористування Особливості підстав виникнення права землекористування Особливості підстав припинення права землекористування Захист права землекористування Питання для самоконтро
18168. ОСОБЛИВОСТІ ОРЕНДНОГО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ 79 KB
  Лекція 10. ОСОБЛИВОСТІ ОРЕНДНОГО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ План: Загальна характеристика оренди землі та договору оренди землі Порядок укладання договорів оренди землі Умови договору оренди землі Зміна припинення поновлення договорів оренди землі Субо
18169. ОБМЕЖЕННЯ ТА ОБТЯЖЕННЯ ПРАВ НА ЗЕМЛЮ 66.5 KB
  Лекція 11. ОБМЕЖЕННЯ ТА ОБТЯЖЕННЯ ПРАВ НА ЗЕМЛЮ План: Поняття обмежень та обтяжень прав на землю Загальна характеристика обмежень прав на землю Загальна характеристика обтяжень прав на землю Питання для самоконтролю: Питання на самостійну підгото