Допуски и посадки шлицевых соединений

Допуски и посадки прямобочных шлицевых соединений

Нормируются по ГОСТ 1139-80 «ОНВ. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски».

Установлены три исполнения впадин шлицевого вала (рис. 10.6):

• • исполнение А ;
• • исполнение В
• • исполнение С.

Рис. 10.6. Виды исполнений впадин шлицевого вала

Допуски и посадки шлицевых соединений определяются их назначением и принятой системой центрирования втулки относительно вала (рис. 10.7). Существуют три способа центрирования:

• • по внутреннему диаметру;
• • по наружному диаметру;
• • по боковым поверхностям зубьев.

Рис. 10.7. Способы центрирования шлицевых соединений

При центрировании по внутреннему диаметру валы изготавливаются в исполнении А и С, при центрировании по наружному диаметру и боковым поверхностям в исполнении В.

Выбор того или иного способа зависит от требований, предъявляемых к соединению, его конструкции и технологии изготовления.

Способ центрирования по внутреннему диаметру d (рис. 10.8; табл. 10.1, 10.2) используют, когда втулка имеет высокую твердость или подвергается закалке, поэтому ее нельзя обрабатывать протяжкой, а надо шлифовать. В этом случае возникшие погрешности формы и размера, полученные при термообработке, легко могут быть выбраны шлифованием. Применяют обычно для подвижных соединений — точное центрирование.

Рис. 10.8. Центрирование по внутреннему диаметру

Таблица 10.1

Посадки центрирующего диаметра d

Примечание: в таблицах 10.1—10.5 посадки, указанные в прямоугольных рамках, являются предпочтительными; указанные в скобках, по возможности не применять.

Посадка по диаметру D — HYl/aW.

Способ центрирования по наружному диаметру D (рис. 10.9; табл. 10.3, 10.4) применяют, когда втулку можно протягивать или калибровать, а вал — фрезеровать до окончательных размеров зубьев с последующим шлифованием по наружному диаметру. Способ прост и экономичен.

Центрирование по наружному и внутреннему диаметрам обеспечивает хорошую соосность деталей при взаимном перемещении. Но центрирование по наружному диаметру, кроме того, применяют и для неподвижных соединений, поскольку в них отсутствует износ от осевых перемещений.

Рис. 10.9. Центрирование по наружному диаметру ¹ См. примечание к табл. 10.1.

Таблица 10.4

Посадки по ширине Ъ¹

Посадка по диаметру d — Я1 1 /а 11.

Способ центрирования по боковым поверхностям зубьев b (рис. 10.10, табл. 10.5) целесообразно применять при передаче знакопеременных нагрузок больших крутящих моментов, а также реверсивном движении. Этот метод способствует более равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования. Применяется реже, так как при этом требует точной обработки шлицевого вала и впадин шлицевой втулки, которая может быть обеспечена у вала шлифованием зубьев, а у втулки только протягиванием отверстия. Применяется, если нужна высокая прочность, а точность центрирования не имеет существенного значения, — например карданные сочленения.

Рис. 10.10. Центрирование по боковым сторонам зубьев

¹ См. примечание к табл. 10.1.

Посадка по диаметру D — HYl/aW. Посадка по диаметру d — Н/а.

В основу построения допусков и посадок шлицевых соединений положена система, обеспечивающая сокращение дорогостоящего инструмента для обработки шлицевых отверстий — протяжек. Поэтому посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба строятся по системе отверстия (рис. 10.11).

Рис. 10.11. Поля допусков шлицевых соединений

Отклонение размеров профиля отверстия и вала отсчитываются от номинальных размеров диаметров D и d и ширины зуба b.

Для обеспечения собираемости шлицевых деталей предусматриваются гарантированные зазоры между боковыми сторонами зубьев и впадин, а также между не центрируемыми поверхностями. Эти зазоры компенсируют погрешности профиля и расположения шлицев вала и впадин втулки.

Поля допусков шлицевых соединений с прямобочным профилем располагаются в зависимости от центрирующего элемента.

¹ См. примечание к табл. 10.1.

Шлицевые соединения, как правило, контролируются комплексными проходными калибрами. При этом поэлементный контроль осуществляется непроходными калибрами или измерительными приборами.

В спорных случаях контроль с применением комплексного калибра является решающим.

При использовании комплексных калибров отверстие считается годным, если комплексный калибр-пробка проходит, а диаметры и ширина паза не выходят за у становленные верхние пределы; вал считается годным, если комплексный калибр-кольцо проходит , а диаметры и толщина зуба не выходят за у становленный нижний предел.

Обозначение на чертежах прямобочных шлицевых соединений валов и втулок должно содержать:

• • букву, соответствующую поверхности центрирования;
• • число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения, вала и втулки;
• • символы полей допусков или посадок диаметров, а также размера b, помещенные после соответствующих размеров.

В обозначении можно не указывать допуски нецентрирующих диаметров.

Пример условного обозначения соединения с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d = 36 мм, наружным диаметром D — 40 мм, шириной зуба Ь — 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой по диаметру: центрирования Я7/е8 и по размеру b — Я9//8

То же при центрировании по наружному диаметру , с посадкой по диаметру центрирования Я8//г7 и по размеру b — Р10/И8

То же при центрировании по боковым сторонам

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

Пример условного обозначения вала того же соединения

Допуски и посадки эвольвентных шлицевых соединений

Для повышения долговечности соединений, улучшения центрирования и упрощения фрезерования (применения метода обката одной червячной фрезой при нарезании шлицев одного модуля, но разных чисел зубьев и диаметров) используются шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба.

Однако при закаленных валах и втулках шлицевание зубьев с эвольвентным профилем невыгодно. Кроме того, стоимость протяжки при чистовой обработке выше, чем для зубьев с прямобочным профилем.

Основными преимуществами эвольвентных шлицевых соединений по сравнению с прямобочными являются: более равномерное распределение нагрузки на зубе; высокая прочность; возможность обеспечения повышенной точности, обусловленная высокой точностью червячной модульной фрезы.

На эти соединения распространяется ГОСТ 6033-80, устанавливающий исходный контур; угол наклона профиля зуба — 30° ; форму зуба; номинальные диаметры D = 4... 500 мм; модули т = 0,5... 10 мм; число зубьев z ⁼ 6н-82; номинальные размеры элементов и измерительные величины по боковым поверхностям зубьев, а также допуски и посадки.

В шлицевых эвольвентных соединениях втулку относительно вала центрируют по:

• • боковым поверхностям зубьев — этот способ получил наибольшее распространение, так как достигается хорошая соосность (в отличие от прямобочных соединений);
• • наружному диаметру — этот способ использу ется, когда необходима высокая точность вращения деталей, сидящих на шлицевом валу;
• • внутреннему диаметру — этот способ центрирования используется редко из-за технологических трудностей, в том числе из-за малых опорных площадок по впадинам зубьев.

Основными параметрами, которые обеспечивают взаимозаменяемость шлицевых эвольвентных соединений, являются:

• • номинальный исходный диаметр соединения Z);
• • диаметр окружности впадин втулки Dp
• • диаметр окружности вершин зубьев втулки D_a
• • модуль т;
• • толщина шлица вала 5 и ширина впадины втулки е (как правило, 5 = е);
• • диаметр окружности вершин зубьев вала d_a;
• • диаметр окружности впадин вала dp
• • смещение исходного контура шлицев хт.

Допуски и посадки при центрировании по боковым поверхностям зубьев эвольвентных соединений имеют особенность, состоящую в том, что на сопрягаемые размеры толщины зубьев вала s и ширины втулки е установлены два вида допусков (рис. 10.12):

• • допуск Т_$= Т_е собственно размеров s и е;
• • суммарный допуск Т, включающий в себя как отклонения размеров sue, так и отклонение формы и расположения поверхностей профиля зубьев вала и впадин втулки.

Введение таких допусков связано с особенностями контроля шлицевых соединений комплексными калибрами.

Величина этих допусков определяется числами — степенями точности, а их расположение относительно номинального размера (s = е) на дуге делительной окружности — основными отклонениями.

В этих допусках для ширины е впадины втулки установлены следующие степени точности изготовления: 7, 9 и 11-я, а для толщины 5 (s = е) шлица вала — 7, 8, 9, 10 и 11-я (табл. 10.6).

Таблица 10.6

Поля допусков размеров е и s при центрировании по боковым поверхностям зубьев

(а также )

Рис. 10.12. Схема расположения полей допусков ширины впадины втулки — ей толщины зуба вала — 5

Основные отклонения этих размеров определены:

• • для ширины е впадины втулки — #;
• • для толщины s шлица вала — г, р, я, к, h, g,f d, с, а.

Для нецентрирующих элементов D_a и d_a назначены допуски #11 и И 12 соответственно.

Обозначение поля допуска ширины впадины втулки и толщины зуба вала содержит число — степень точности и букву — у словное обозначение основного отклонения (например, 9 #; 11#; 9g). Поля допусков диаметров D и d обозначаются как обычно (табл. 10.7).

Таблица 10.7

Поля допусков при центрировании по наружному или внутреннему диаметру

Обозначение на чертежах эвольвентных шлицевых соединений

содержат:

• • номинальный диаметр соединения Z);
• • модуль /я;
• • тип посадки соединения (поля допусков вала и втулки) помещаемое после размеров центрирующих элементов;
• • номер стандарта.

Примеры:

А. Соединение D = 50 мм; модули т — 2 мм с центрированием по боковым сторонам зубьев

Для шлицевой втулки этого соединения Для шлицевого вала этого соединения

Б. Шлицевое соединение с теми же параметрами с центрированием по наружному диаметру D_f с посадкой по центрирующему диаметру Hl/g6, с посадкой по нецентрирующим боковым поверхностям 9Н/9И

То же для втулки

То же для вала

В. Шлицевое соединение с теми же параметрами с центрированием по внутреннему диаметру d(вала); с посадкой по центрирующему диаметру //7/#6, с посадкой по нецентрирующим боковым поверхностям 9H/9h

То же для втулки

То же для вала