3.2.3. Шпоночные и шлицевые соединения.

Для соединения втулок, шкивов, муфт, рукояток и т.п. 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 с учётом требований ИСО. Посадки призматических шпонок обеспечиваются путём установления допусков (ГОСТ 23360-78) на ширину b (h9), на высоту (h11) и на длину (h14), что позволяет сделать централизованным их изготовление.

Установлены следующие три типа шпоночных соединений: 1-свободное. 2- нормальное и 3- плотное.

Свободное соединение обеспечивается установлением поля допуска ширины b для паза на валу Н9 и для паза во втулке D10, что даёт посадку с зазором.

Нормальное соединение обеспечивается допусками соответственно N9 u J_s9.

Плотное соединение – одинаковые поля допусков на ширину b для паза на валу и во втулке P9.

Нанесение размеров на чертежах шпоночных соединений

Применяют три способа нанесения размера глубины паза на валу: от противоположной расположению паза крайней точки диаметра вала (рис.5.34, а); от ближайшей к пазу кромки цилиндрической поверхности вала (рис.5.34, б); от крайней точки диаметра, лежащей на оси симметрии паза (рис. 5.34, в).

Рис. 5.34. Нанесение размеров на элементы шпоночного соединения

Примеры нанесения размеров на валу (рис.5.34, в и д), во втулке (рис.5.34, г и е) и в сборе (рис.5.34, г,е).

Шлицевые соединения.

Для передачи больших крутящих моментов, а также для достижения более высокой точности центрирования применяют шлицевые соединения. В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямобочные, эвольвентные и треугольные. См. рис.5.35, стр.364[4]

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев имеют существенные преимущества по сравнению с прямобочными: они могут передавать большие крутящие моменты, имеют на 10-40 % меньше концентрацию напряжений у основания зубьев, повышенную циклическую долговечность и ещё ряд преимуществ. 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 зубьев [ГОСТ 1139-80 (СТ СЭВ 187-75, СТ СЭВ 188-75)] определяются их назначением и принятой системой центрирования втулки относительно вала. Существует три способа центрирования по ГОСТ 1139-80.

Рис.5.35.Типы шлицевых соединений, ([4], стр.364).

Центрирование по внутреннему диаметру d целесообразно, когда втулка имеет высокую твёрдость и её нельзя обработать чистовой протяжкой или когда могут возникнуть значительные искривления длинных валов в результате термической обработки. Способ обеспечивает точное центрирование и применяется обычно для подвижных соединений.

Центрирование по наружному диаметру D рекомендуется, когда втулку термически не обрабатывают или когда твёрдость её 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 b целесообразно при передаче знакопеременных нагрузок, больших крутящих моментов. Этот метод способствует более равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования и поэтому применяется редко.

Примеры условного обозначения шлицевых соединений валов и втулок:

d-836H7/e840H12/a117D9/f8- центрирование по внутреннему диаметру d=36, число зубьев 8, наружный диаметр D=40, ширина зубьев- b=7.

Посадки: по внутреннему диаметру d- H7/e8;

по наружному диаметру D- H12/a11,

по боковым поверхностям зубьев b- D9/f8.

D - 83640H8/h77F10/h9- центрирование по наружному диаметру D=40, число зубьев 8, внутренний диаметр d=36, ширина зубьев b=7.

Посадки: по наружному диаметру D- H8/h7 и по размеру b- F10/h9.

b- 83640H12/a117D9/h8- центрирование по боковым сторонам

b=7, число зубьев 8, внутренний диаметр

d=36, наружный диаметр D = 40.