6

Предельные отклонения несопрягаемых размеров призматических и сегментных шпоночных соединений выбираются из

[6, С. 238, 240].

Более подробные сведения по этому подразделу отражены в

[6, С. 232...241; 2, С. 164...166].

6.2. Обозначение и контроль шпоночных соединений

На чертежах могут проставляться размеры шпонок или их посадки.

Условное обозначение призматической шпонки второго или третьего исполнения (первое – не указывается) с размерами, например, b = 18, h = 11 и l = 100 мм выполняется следующим обра-

зом: Шпонка 2(3) 18 х 11 х 100 ГОСТ 23360-78.

Сегментная шпонка первого исполнения сечения b x h = 4 х 6,5 мм указывается: Шпонка 4 х 6,5 ГОСТ 24071-80.

Второе исполнение сегментных шпонок применяется только по согласованию заинтересованных сторон и соответственно обо-

значается: Шпонка 2 – 4 х 5,2 ГОСТ 24071-80, где h1=0,8 h=0,8 6,5= =5,2 мм.

Пример обозначения посадок нормального шпоночного соединения приведен на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Обозначение посадок ширины шпоночного соединения

на сборочном чертеже: а – b Js9 N9 ; б – b Js9 ; в – b N9 h9 h9 h9

На сборочном чертеже посадки всех трех деталей, входящих в шпоночное соединение, могут быть обозначены одной надписью

101

(рис. 6.4, а) или раздельно двумя надписями – посадка шпонки с пазом во втулке (рис. 6.4, б) и пазом на валу (рис. 6.4, в).

При серийном и массовом производстве контроль шпоночных соединений выполняют специальными предельными калибрами

(рис. 6.5).

Ширина пазов во втулке и на валу b проверяется пластиной,

имеющей проходную и непроходную стороны (рис. 6.5, а). Размер d + t2 втулки контролируется специальной пробкой со

ступенчатой шпонкой (рис. 6.5, б).

Симметричность паза во втулке относительно осевой плос-

кости можно проверить пробкой со шпонкой (рис. 6.5, в).

Рис. 6.5. Предельные калибры для контроля шпоночных соединений

102

Глубина паза вала (размер t1) контролируется кольцевым калибром со стержнем, имеющим проходную и непроходную метки (рис. 6.5, г). Данный калибр может также использоваться для проверки симметричности паза на валу.

После сборки контроль шпоночного соединения осуществ-

ляется путем определения величины биения охватывающей детали, ее покачиванием на валу или перемещением вдоль вала – в случае подвижного соединения.

Для лучшего усвоения приведенных данных смотри

[6, С. 236…240, 248…249].

6.3. Классификация, допуски и посадки прямобочных шлицевых соединений

Шлицевые соединения имеют то же назначение, что и шпоночные. Они позволяют передавать большие крутящие моменты, более долговечны, имеют высокую соосность втулки и вала.

При серийном и массовом производстве стоимость их изготовления не превышает шпоночные, а сборка удобнее и проще изза отсутствия съемной детали – шпонки.

В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения могут быть эвольвентными, прямобочными и треугольными (рис. 6.6).

Эвольвентные соединения имеют существенные преимущества перед прямобочными:

1)возможность передачи больших крутящих моментов;

2)наличие меньшей на 10…40 % концентрации напряжений у основания зубьев;

3)обеспечение лучшего центрирования и высокой долговечности деталей;

4)относительная простота изготовления – фрезеруют методом обкатки.

Их главным недостатком является достаточно высокая сложность восстановления изношенных зубьев.

Этого лишены и наиболее распространенные прямобочные шлицевые соединения, которые в зависимости от конструкции узла могут быть подвижными (втулка перемещается вдоль вала) и неподвижными.

103

Рис. 6.6. Профиль зубьев шлицевых соединений

Номинальные размеры и число зубьев шлицевых соединений с прямобочным профилем приведены в справочнике [6, С. 250…251].

Взависимости от передаваемого крутящего момента они могут быть легкой, средней и тяжелой серии.

Шлицевые соединения с треугольными зубьями не стандартизованы, поэтому каждый завод изготавливает их по собственным стандартам предприятия или техническим условиям.

Данные соединения применяются для передачи небольших крутящих моментов в тонкостенных конструкциях.

Например, в автомобиле треугольные шлицы используются для соединения рулевого колеса с валом, а также сошки с рулевым механизмом.

Допуски и посадки шлицевых соединений назначаются в зависимости от способа центрирования втулки относительно вала.

Способ центрирования заключается в выборе параметра соединения для обеспечения соосности втулки и вала.

Выбор способа центрирования определяется эксплуатационными требованиями к шлицевому соединению и технологическими факторами по его изготовлению.

Существует три способа центрирования: по наружному диа-

метру D, внутреннему диаметру d и ширине шлиц b (рис. 6.7).

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 6.7, а) применяется в неподвижных соединениях, например, шестерни постоянного зацепления на валах коробки передач автомобиля.

Вэтом случае шлицы во втулке и на валу мало изнашиваются

иих не нужно подвергать закалке.

Шлицы на валу могут быть получены последовательным изготовлением пазов фасонной фрезой на горизонтально-фрезерном

104

станке либо обработкой всех шлицев сразу червячной фрезой на зубофрезерном станке и окончательным шлифованием по D на круглошлифовальном станке.

Рис. 6.7. Способы центрирования прямобочных шлицевых соединений

Отверстие во втулке сначала сверлят, а затем калибруют круглой и шлицевой протяжками.

Данный способ центрирования рекомендуется в случае повышенного требования к соосности элементов соединения.

При этом по внутреннему диаметру d имеется гарантированный зазор, чтобы облегчить сборку узла.

Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 6.7, б) применяется, когда шлицевая втулка перемещается вдоль вала.

Для повышения износостойкости деталей и устранения дефектов от их коробления в процессе объемной закалки поверхности втулки и вала шлифуют по d.

При этом для шлифования в отверстии доступна только его внутренняя поверхность по d.

Указанный способ центрирования по d также обеспечивает точное совпадение геометрических осей шлицевых деталей, а по D получается гарантированный зазор.

Центрирование по ширине шлиц b используется, когда не требуется особой соосности при передаче значительных знакопеременных крутящих моментов, например, в карданном вале автомобиля.

Этот способ позволяет более равномерно распределять нагрузку между шлицами, исключая большие зазоры между их боко-

105

выми поверхностями. Он является наиболее простым и экономичным.

Посадки прямобочных шлицевых соединений назначают без расчетов в зависимости от способа центрирования из

[6, С. 252…253].

Поля допусков нецентрирующих диаметров также выбираются в справочнике [6, С. 253]. Они создают значительные зазоры для свободной сборки узла.

Пример обоснования и выбора посадок прямобочного шлицевого соединения смотри в [17].

Дополнительный материал по рассматриваемому вопросу со-

держится в [1, С. 334…336; 6, С. 249…254; 2, С. 163, 166…169].

6.4. Обозначение и контроль прямобочных шлицевых соединений

Разделение прямобочных шлицевых соединений на три серии расширяет возможности конструктора.

При одном и том же внутреннем диаметре при переходе от легкой серии к тяжелой несколько возрастает высота зубьев, а от средней серии к тяжелой увеличивается также число зубьев.

В условном обозначении вид серии не указывают, но ее можно определить по числовым значениям D, d и z при помощи стандарта

[6, С. 250…251].

Обозначение шлицевого соединения или входящих в него деталей должно содержать: букву D, d или b, обозначающую способ

(поверхность) центрирования; число зубьев z; номинальные разме-

ры D, d, b; посадки или допуски, располагаемые после соответствующих размеров.

Пример условного обозначения соединения легкой серии с числом зубьев z = 6 штук, внутреним диаметром d = 26 мм, наружным диаметром D = 30 мм, шириной зуба b = 6 мм и центрировани-

ем по d (рис. 6.8, а):

d - 6 26 H7 30 H12 6 D9 .

106

Рис. 6.8. Обозначение посадок прямобочного шлицевого соединения на сборочном чертеже

На рабочих чертежах втулки этого соединения необходимо проставить:

d – 6 26H7 30H12 6D9 и вала: d – 6 26f7 30a11 6h9.

Допуски нецентрирующих диаметров в обозначении разрешается не указывать.

Например, в случае центрирования по наружному диаметру D (рис. 6.8, б) или боковым сторонам b:

Большинство посадок по боковым сторонам шлицев являются внесистемными. Это обусловлено стремлением обеспечить преемственность с ранее существовавшими в системе ОСТ специальными полями допусков и посадками.

Поля допусков элементов деталей шлицевого соединения, указанные в условном обозначении, контролируют независимо друг от друга специальными гладкими калибрами по ГОСТ 24961-81 …

ГОСТ 24968-81 (рис. 6.9).

Для шлицевой втулки комплект калибров состоит из листовой пластины для контроля наружного диаметра D (рис. 6.9, а), гладкой пробки – для внутреннего диаметра d (рис. 6.9, б) и листовой пластины – для ширины пазов b (рис. 6.9, в)

107

Рис. 6.9. Гладкие предельные калибры для контроля шлицевых соединений

Комплект калибров для шлицевого вала включает три скобы для контроля D (рис. 6.9, г), d (рис. 6.9, д) и b (рис. 6.9, е).

У деталей ширину b каждого шлица проверяют по всей длине, D – в нескольких поперечных сечениях, d – надвигая калибр с торца по впадинам в нескольких продольных сечениях.

Сложные поверхности кроме погрешностей размеров всегда имеют отклонения формы и расположения.

Например: отклонения от прямолинейности шлицев, от параллельности сторон зубьев втулки и вала относительно оси центрирующей поверхности; погрешность направления зубьев; ошибка углового шага; отклонение от соосности наружного и внутреннего диаметров и др.

108

У шлицевых соединений всех типов их ограничивают суммарным допуском на отклонение формы и расположения, который на чертежах не указывается.

Этот допуск обеспечивается за счет создания заданного гаратированного зазора между комплексным калибром и контролируемой деталью.

Для правильной сборки соединения погрешности формы и расположения контролируют (после раздельной проверки его элементов) специальными комплексными проходными шлицевыми калибрами: кольцом – для вала и пробкой – для втулки (рис. 6.10).

Рис 6.10. Комплексные калибры для контроля шлицевых деталей

У прямобочных комплексных шлицевых калибров занижены размеры калибра – пробки и завышены размеры кольца.

Получающееся пространство представляет собой минимальный суммарный допуск на отклонение формы и расположения элементов шлицевых поверхностей.

Для некоторого упрощения ГОСТ 1139-80 рекомендует осуществлять раздельный контроль элементов деталей лишь непроходными калибрами, проверяя при этом, не ослаблены ли отдельные поверхности шлицевого профиля, а затем контролировать собираемость комплексными калибрами.

Для предупреждения брака в процессе поэлементного контроля калибр необходимо переставлять не менее трех раз. Контроль комплексными калибрами достаточен в одном положении, без их перестановки.

В производственных условиях, как правило, через установленные интервалы времени выборочно проверяется небольшое количество (3…5) шлицевых деталей.

Более подробные сведения по этому подразделу отражены в

[6, С. 254; 2, С. 169…173].

109

7.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

7.1.Классификация и нормируемые параметры метрической резьбы

Всовременном машиностроении свыше 70% деталей соединяются при помощи резьбы.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные.

К первой группе относятся следующие.

1. Крепежные (метрическая, дюймовая) – применяются для разъемного соединения деталей машин и обеспечения его прочности в процессе эксплуатации.

2. Кинематические (трапецеидальная и прямоугольная) – предназначены для выполнения точного перемещения ходового винта станка или стола измерительного прибора.

Упорная резьба служит для преобразования вращательного движения в прямолинейное поступательное в прессах и домкратах.

3. Трубные и арматурные (цилиндрическая и коническая) используются для обеспечения герметичности соединений трубопроводов и арматуры.

Специальные резьбы предназначены для соединения одного типа деталей в определенном механизме (электрические лампы, приборы и т.д.).

Главным эксплуатационным требованием для всех резьб является обеспечение их долговечности и свинчиваемости без дополнительной пригонки деталей.

Номинальный профиль метрической резьбы представляет со-

бой равносторонний треугольник с углом при вершине, равным 600, и плоскими срезами по наружному и внутреннему диаметрам.

Форма впадины гайки или болта не регламентирована и может быть выполнена плоскосрезанной или закругленной радиусом.

Профиль и основные размеры метрической резьбы нормированы и показаны на рис. 7.1. Утолщенной линией выделен номинальный профиль, общий для гайки и болта.

110