§ 17. Допуски и посадки шпоночных соединений, обозначение посадок на чертежах.

Шпоночные соединения предназначены для передачи крутящего момента от вала к отверстию или наоборот. Различают сегментные, клиновые и призматические шпоночные соединения.

Характерный вид призматического шпоночного соединения (рис. 37).

Шпонка (3) длиной l, высотой h и шириной b устанавливается в паз вала (1) глубиной t₁ и в паз отверстия (2) глубиной t₂.

Если вал вращается с угловой скоростью ω, то он через шпонку передает крутящий момент отверстию по поверхности.

Параметры шпоночного соединения (b,h, t₁, t₂) зависят от передаваемой нагрузки и номинального размера соединения, чем больше усилие, передаваемое на вал, тем больше перемещение шпонки в зазоре и, значит, тем более мощную шпону следует выбирать. Регламентируются данные параметры ГОСТом 23360-78.

По характеру параметров посадки различают виды шпоночных соединений (рис. 38):

1. свободные;

2. нормальные;

3. плотные.

Шпоночное соединение всегда выполняется в системе вала, причем основным валом является шпонка. Ее поле допуска рекомендуется выбирать для всех типов соединений h9 и реже h10. Для всех полей допуска в шпоночных соединениях рекомендуется использовать 9-ый или реже 10-ый квалитеты. Во всех видах шпоночных соединений посадка шпонки в паз вала плотнее, чем в паз отверстия.

Вид шпоночного соединения	Параметры посадки		Вид нагружения	Подвижность соединения	Условия сборки
	3+1	3+2
Свободное			Невысокое, равномерное	Подвижное	Легкие
Нормальное	0		Среднее, равномерное	Неподвижное	Нормальные
Плотное	N1	N2	Реверсивное с высокими нагрузками	Неподвижное, неразъемное	С запрессовкой

§ 18. Допуски и посадки шлицевых соединений, обозначение посадок на чертежах.

Шлицевые соединения также как шпоночные предназначены для передачи крутящего момента с одновременным центрированием по шлицевым поверхностям. Шлицевое соединение можно рассматривать как многошпоночное, но обладающее следующими преимуществами:

1. они могут передавать большие нагрузки при тех же габаритах;

2. обладают большим ресурсом работы;

3. обеспечивают лучшее центрирование вала относительно отверстия.

Шлицевые соединения подразделяются:

1. по форме шлицевых поверхностей (прямобочные, эвольвентные, треугольные, трапециидальные);

2. по условиям эксплуатации (подвижные и неподвижные);

3. по условиям нагружения (тяжелые, средние, легкие).

Основные параметры шлицевых соединений приведены в ГОСТе 1139-80.

Наибольшее распространение получили прямобочные и эвольвентные шлицы.

Далее рассмотрим шлицевые соединения на примере прямобочных (рис. 39).

Прямобочные шлицы различают по способу центрирования. При высоких требованиях к центрированию и отсутствию реверсивных нагрузок используют центрирование по внутреннему диаметру d или по наружному диаметру D. В противном случае используют центрирование по ширине шлицов b (рис. 40).

Для того, чтобы обеспечить центрирование по какому-либо параметру, по остальным параметрам нужно сделать зазоры. Так, например, при центрировании по внутреннему диаметру d, зазор обеспечивается по наружному диаметру D и ширине шлица b (левый рисунок). Аналогично происходит с центрированием по внутреннему диаметру. В случае центрирования по ширине шлица b зазоры появятся на наружном и внутреннем диаметре.

Если втулка не очень твердая и пазы в ней можно изготовить протягиванием, то предпочтителен вариант центрирования по внешнему диаметру D. При высокой твердости втулки использую центрирование по внутреннему диаметру d.

При назначении посадок шлицевых соединений используют, как правило, посадки в системе отверстия или комбинированные посадки.

Изобразим комплексную схему полей допусков в случае центрирования по внутреннему диаметру (рис. 41).. По трем шлицевым размерам d, D, b проходит три нулевых линии.

При обозначении шлицевых соединений на чертежах необходимо указывать:

1. вид центрирования,

2. число шлицов z,

3. номинальные размеры (D, d, b) и рядом с этими размерами посадки.

Центрирование происходит по тому размеру, у которого минимальные наиболее вероятные зазоры. Для данного рисунка наиболее вероятные, или характерные, зазоры находятся в области внутреннего диаметра (d), следовательно, центрирование происходит по внутреннему диаметру.

При обозначении шлицевых размеров на чертежах требуется указать достаточно много размеров. Приведем пример того, как изображаются посадки комбинированного типа на сборочных чертежах для конкретного случая.

Пусть задано:

Вид центрирования (d, D, b).

z = 8 – число шлицов,

d = 36 мм – внутренний диаметр,

D = 40 мм – наружный диаметр,

b = 7 мм – ширина шлицов.

Приведем примеры обозначения данного шлицевого соединения в трех случаях:

1. когда центрирование осуществляется по внутреннему диаметру (d);

2. когда центрирование осуществляется по наружному диаметру (D);

3. когда центрирование осуществляется по ширине шлица (b).

1. 

где

d – вид центрирования;

8 – число шлицов;

36 – внутренний диаметр с соответствующей посадкой ;

40 – наружный диаметр с посадкой , которой соответствуют большие зазоры;

7 – ширина шлица с посадкой , этой посадке также соответствуют достаточно

большие зазоры.

Данное обозначение отвечает приведенной комплексной схеме полей.

2. Рассмотрим случай центрирования по наружному диаметру, являющийся

широко распространенным и самым экономически эффективным применяемым видом центрирования, если выполняются определенные соотношения твердости втулки и вала.

Обозначение в этом случае аналогично первому варианту, но есть существенное отличие: если центрирование происходит по наружному диаметру, то не указывается посадка для внутреннего диаметра соединения.

.

3. Третий вид центрирования используется для реверсивных шлицевых соединений.

Для этого вида центрирования также не регламентируется посадка по внутреннему диаметру. По наружному диаметру используется посадка с достаточно большим зазором . Если центрирующим параметром является ширина шлица целесообразно приблизить поле допуска е8 к нулевой линии (рис. 41), тогда центрирующей посадкой по ширине шлица следует выбрать .

Контроль шлицевых соединений осуществляется поэлементными непроходными калибрами и комплексными проходными калибрами. Подробнее контроль элементов сложной формы с помощью калибров будет рассмотрен в других разделах. Здесь же следует отметить, что калибр в любом случае представляет собой деталь ответную, например, для контроля шлицевой втулки используется шлицевой вал, изготовленный с полями допуска примерно в 10 раз меньшими, чем допуск соответствующего рабочего шлицевого вала. Это будет проходной шлицевой вал для контроля шлицевой втулки. Непроходные калибры поэлементны, так как в этом случае помимо погрешности на размеры необходимо контролировать погрешности формы.

Лекция №12