Шліцові з’єднання

Шліцові з'єднання мають теж призначення, що і шпонкові, але звичайно використовуються при передачі великих крутних моментів і більш високих вимогах до співвісності деталей, що з'єднуються. Шпонкові з'єднання не можуть передавати великі крутні моменти внаслідок зминання і зрізу шпонок, ослаблення перетину валів і втулок пазами й утворення концентраторів напруг. У результаті перекосів і зсувів пазів, а також контактних деформацій від радіальних сил у шпонкових з'єднаннях можливий перекіс втулки на валу. Саме ці недоліки й обмежують область застосування шпонкових з'єднань і обумовлюють заміну їх шліцьовими, що мають більший опір утоми високу точність центрування і напрямку.

У машинобудуванні, в залежності від профілю зубів, застосовують три види шліцьових з'єднань: прямобічні (рис.49, а), евольвентні (рис.49, б) і трикутні (рис.49, в).

Рис. 49 Види шліцьових з’єднань: а- прямо бічні; б- евольвентні; в- трикутні

Евольвенті шліцьові спряження останнім часом застосовують все біль­ше. Це пояснюється високою точністю центрування, а також зменшенням витрат на різальний інструмент.

Найбільше поширення мають прямобічні шліцьові з'єднання. Вони застосовуються для рухомих і нерухомих з'єднань. Допуски і посадки шліцьових з'єднань із прямобічним профілем зубів регламентуються ГОСТ 1139–80 (СТ СЭВ 187–75, СТ СЭВ 188–75). У залежності від переданого крутного моменту в стандарті установлено три типи з'єднань: легкої, середньої і важкої серії.

Першу з них рекомендують застосовувати при невеликих наванта­женнях без відносного переміщення вала і втулки в осьовому на­прямку (втулкою умовно називають деталь, яка має шліцьовий отвір, хоча вона часто має форму зубчастого колеса, важеля і т. ін). Легка серія має найменші висоту і кількість зубців, а важка - найбі­льші висоту і кількість зубців, тому останню використовують для найбільших навантажень.

До основних параметрів шліцьових з'єднань (рис.49) відносяться: зовнішній D, внутрішній d діаметри валів і втулок, число шліців z і кут γ розташування шліців, ширина зубів вала і шліцьових западин втулки b.

Основним показником точності шліцьових з'єднань є концентричність деталей, що сполучаються, яка забезпечується співвісністю поверхонь валів і втулок, які центруються.

У прямобічних шліцьових з'єднаннях застосовуються три способи відносного центрування вала і втулки: по зовнішньому діаметру D(рис. 50, а), по внутрішньому діаметру d (рис. 50, б) і по по бічних поверхнях b(рис. 50, в).

Вибір способу центрування залежить від призначення, характеру та умов роботи з'єднання, а також від технології виготовлення шліцьових деталей.

Центрування по зовнішньому діаметру D рекомендується у випадках підвищених вимог до точності співвісності елементів з'єднання, коли втулку треба протягувати, вал шліфувати по зовнішньому діаметру, а його зубці фрезерувати методом обкату­вання.

Цей спосіб застосовують тоді, коли вал і втулка нерухомі в осьовому напрямку або є переміщення при невеликих навантажен­нях. Вал і втулка - незагартовані. Такий спосіб простий і економічний.

Центрування по внутрішньому діаметру dзастосовується у випадках підвищених вимог до збігу геометричних осей (аналогічно з центруванням по D), якщо твердість втулки висока і не дозволяє обробляти деталь чистовим протяганням (у цьому випадку отвір шліфують на внутрішньо шліфувальному верстаті) чи коли може виникнути короблення довгих валів після термообробки. Спосіб дає можливість передавати більші на­вантаження, ніж при центруванні по D при незмінних номінальних розмірах деталей. Спосіб значно дорожче, але забезпечує найбільшу точність. Застосовується для рухливих з'єднань.

Центрування по бічних поверхнях зубів b використовується при передачі значних моментів, у випадках, коли не припустимі великі зазори між бічними поверхнями вала і втулки, а також при реверсивному русі (наприклад, для карданних валів автомобілів і сільськогосподарських машин). Цей метод сприяє більш рівномірному розподілу навантаження між зубами, але не забезпечує високої точності центрування і тому рідко застосовується. Цей спосіб центрування є найпростішим і економічним.

Рис. 50Способи центрування шліцьових валів та шліцьових втулок:

а - по зовнішньому діаметру; б - по внутрішньому діаметру; в - по бічним поверхням зубців