Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений

Для соединения втулок, шкивов, муфт, рукояток и других деталей машин с валами, когда к точности центрирования соединяе­мых деталей не предъявляют особых требований, применяют шпонки. Размеры, допуски и посадки большинства типов шпонок и пазов для них унифицированы для всех стран — членов СЭВ. Для полу­чения различных посадок призматических шпонок установлены поля допусков на ширину b шпонок, пазов валов и втулок (ГОСТ 23360—78). Для ширины шпонки установлено поле допуска h9 (для высоты шпонки h11 и для длины hl4), что делает возможным их централизованное изготовление независимо от посадок. Установ­лены следующие три типа шпоночных соединений: свободное, нор­мальное и плотное. Для свободного соединения установлены поля допусков ширины b для паза на валу Н9 и для паза во втулке D10, что дает посадку е зазором; для нормального соединения — соот­ветственно N9 и J_S9; для плотного соединения — одинаковые поля допусков на ширину b для паза на валу и паза во втулке Р9. Нор­мальные и плотные соединения имеют переходные посадки.

Контроль шпоночных соединений осуществляют комплексными калибрами.

Допуски калибров для шпоночных соединений регламентированы ГОСТ 24109—80, а их конструкции и размеры ГОСТ 24110—80 . . . ГОСТ 24121—80.

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,

- треугольные.

Шлицевые соединения в эвольвентным профилем зубьев имеют существенные преимущества по сравнению c прямобочными:

- 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 с треугольным профилем не стандартизованы; их применяют чаще всего вместо посадок с натягом, а также при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов.

Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профи­лем

Допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профи­лем зубьев [ГОСТ 1139—80 (СТ СЭВ 187—75, СТ СЭВ 188—75) ] определяются их назначением и принятой системой центрирования втулки относительно вала.

Существуют три способа центрирования:

1. по наружному диаметру D;

2. по внутреннему диаметру d;

3. по боковым сторонам зубьев b.

Центрирование по внутреннему диаметру dцелесообразно, 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 Dрекомендуется, 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 bцелесообразно 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 Dubили только по b).

Допуски и основные отклонения размеров d, D, b шлицевого соединения назначают по ГОСТ 25346—82.

Посадки назначают в зависимости от способа центрирования:

- H7/f7, H7/g6 для d, D9/h9; F10/f9 для b; H7/f7, H7/g6 для D (дают соединения о зазором);

- H7/n6, H7/j_s6 для d и D (дают соединения о 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 – all 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 соединений.

Обозначения шлицевых соединений валов и втулокдолжны 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 х 36Н7/е8 х 40H12/all х 7D9/f8;

то же, при центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирова­ния H8/h7 и по размеру b F10/h9:

D — 8 х 36 х 40H8/h7 х 7F10/h9;

то же, при центрировании по боковым сторонам:

b —8 х 38 х 40H12/a11 х 7D9/h8.

Пример условного обозначения отверстия втулки и вала того же соеди­нения при центрировании по внутреннему диаметру:

d — 8 х 36Н7 х 40Н12 х 7D9

d — 8 х 36е8 х 40all х 7f8.