Соединения шлицевые эвольвентные

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба имеют то же назначение, что и прямобочные, но обладают рядом преимуществ: технологичностью (для обработки всех типоразмеров валов с определенным модулем требуется только одна червячная фреза, возможно применение всех точных методов обработки зубьев); большей прочностью (обладают меньшими концентраторами напряжений (отсутствие острых углов у основания зуба - концентрация напряжения на 10... 40 % меньше, чем у прямобочных соединений) и большим количеством зубьев). Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев применяются для подвижных и неподвижных соединений.

К основным параметрам относятся:

• D – наружный диаметр зубьев, номинальный диаметр соединения
• m – модуль
• z – число зубьев
• α = 30° - угол профиля

Остальные параметры вычисляются по соответствующим зависимостям, приведенным в ГОСТ 6033-80 (табл.4).

Таблица 4.

Таблица 5. Корреляция между номинальным диаметром и модулем.

Точность шлицевых соединений связана со способами центрирования и зависит от точности поверхностей, с помощью которых обеспечивается совмещение осей вала и втулки.

1. Соединение при центрировании по боковым поверхностям зубьев. Этот способ центрирования является основным при использовании эвольвентных шлицевых соединений и обеспечивается он, прежде всего точностью ширины впадин (е) у втулки и толщиной зубьев (s) у вала.

При нормировании точности ширины впадин втулки и толщины зубьев вала используется необычный подход. В отличие от общепринятого нормирования, когда указывается одно значение допуска для определенного номинального размера и ряда точности, при нормировании точности ширины впадин и толщины зубьев эвольвентных шлицевых соединений нормируются два вида допусков: Те (Ts) - допуск собственно ширины впадин втулки (толщины зубьев вала) и Т - суммарный допуск, включающий отклонения собственно ширины впадин (толщины зубьев), отклонения формы и расположения элементов профиля впадин (зубьев). Необходимость нормирования двух видов допусков связана с установившимися двумя способами измерения и контроля деталей с эвольвентными шлицами. Суммарный допуск (Т) аналогичен в какой-то мере суммарному допуску на средний диаметр резьбы и используется при конструировании комплексных проходных калибров. Допуски Те и Ts собственно ширины впадины и толщины зуба используются при измерениях без использования калибров.

Допуски Те (Ts) и Т на размеры шлицевых элементов нормируются рядами точности, которые названы степенями точности. Для ширины впадин втулки нормируются 7-я, 9-я, 11-я степени, а для толщины зубьев вала - 7... 11 степени. Для ширины впадин втулки установлено всего одно отклонение Н, как для основного отверстия в системе допусков и посадок на гладкие элементы детали.

Поля допусков для размеров ширины впадин у втулок (е) и толщины зубьев вала (s), как это принято и при других видах сопряжений, образуются сочетанием основных отклонений и рядов точности. В отличие от гладких соединений, но по аналогии с резьбовыми соединениями, в обозначении полей допусков на ширину впадин и толщину зубьев: сначала указывается ряд точности - степень, а потом основное отклонение, например 7Н, 7h, 9g, 7f. При этом выделены два поля допусков (9h и 9g), которые являются предпочтительными для применения. Изменение обозначения по сравнению с гладкими соединениями сделано для того, чтобы различать эти поля допусков, а, следовательно, и посадки.

Посадки по боковым поверхностям зубьев. В стандарте нормируется одиннадцать посадок по боковым поверхностям зубьев. Эти посадки образованы из указанных выше трех полей допусков на ширину впадин втулки (7Н, 9Н, 11Н) и нескольких полей допусков на толщину зубьев. Однако указывается, что при образовании посадок можно использовать и другие, нормируемые в стандарте, поля допусков. Таким образом, в отличие от нормирования точности гладких соединений и прямобочных шлицевых соединений, посадки для эвольвентных шлицевых соединений нормируются непосредственно в стандарте, а не в качестве рекомендаций в приложении к стандарту.

Нормирование точности радиального биения зубчатого венца. При образовании соединения с центрированием по боковым поверхностям зубьев нормируется дополнительный параметр - радиальное биение зубчатого венца. Это биение аналогично радиальному биению в зубчатых колесах и отличается от обычного радиального биения тем, что в качестве измерительного наконечника используется конус с углом 60° (при измерении радиального биения зубчатого венца зубчатых колес конус с углом 40°) или сфера определенного диаметра, обеспечивающая контакт с боковыми поверхностями зубьев в заданных точках. Нормированием радиального биения зубчатого венца обеспечивается точность расположения эвольвентных поверхностей зубьев относительно оси вращения, т.е. точность так называемого геометрического эксцентриситета.

2. Соединения при центрировании по наружному диаметру. Необходимо напомнить, что понятия о наружном и внутреннем диаметрах у эвольвентных шлицевых соединений аналогичны понятию об этих диаметрах в резьбовом соединении и прямобочных шлицевых соединениях, т.е. наружный диаметр у вала (d_a) проходит по вершинам зубьев, а у втулки (Df) по впадинам, т.е. внутри втулки.

Поля допусков и посадки. Поскольку соединения по этим поверхностям не имеют отличий от соединений по гладким цилиндрическим поверхностям и отличаются только тем, что поверхность является прерывистой, поля допусков и посадки при центрировании по наружному диаметру взяты из системы допусков и посадок, т.е. из ГОСТ 25347-82. Для наружного диаметра втулки (Df) нормируются всего два поля допуска Н7 и Н8, а для наружного диаметра вала (d_a) пять полей допусков: n6, js6, h6, g6, f7.

Поля допусков для ширины впадин и толщины зубьев. При центрировании по наружному диаметру нормируются одновременно требования к точности ширины впадины втулки (е) и толщины зуба вала (s), как основных элементов шлицевого соединения, характеризующих его эксплуатационные свойства. Для ширины впадины втулки (е) нормируются поля допусков 9Н и 11Н. Для толщины зуба вала (s) нормируется пять полей допусков: 9h, 9g, 9d, 11с, 11а.

3. Соединения при центрировании по внутреннему диаметру. У шлицевых эвольвентных деталей внутренний диаметр втулки (Da) проходит по вершинам зубьев, а у вала (df) - по впадинам. Этот способ центрирования приведен в справочном приложении к ГОСТ 6033-80, и этим как бы подчеркивается ограниченность его применения, хотя при этом способе центрирования можно добиться высокой точности благодаря возможности шлифования сопрягаемых поверхностей. При этом способе центрирования, как при других рассмотренных способах центрирования, точность центрирующих и нецентрирующих поверхностей нормируется, в основном, с помощью полей допусков, отобранных из ГОСТ 25347-82.

Для внутреннего диаметра втулки (D_a) нормируются поля допусков Н7 и Н8, причем Н7 считается предпочтительным, для внутреннего диаметра вала (dr) нормируются поля допусков h6, g6. Ограничения на ширину впадины и толщину зуба установлены так же, как и при центрировании по наружному диаметру. Посадки в стандарте вообще не указаны и предполагается, что они образуются из любого сочетания нормируемых полей допусков.

4. Поля допусков на диаметры нецентрирующих поверхностей. Нецентрирующим может быть наружный диаметр, когда центрирование производится по боковым поверхностям зубьев или по внутреннему диаметру. Нецентрирующим может быть и внутренний диаметр, когда центрирование осуществляется по боковым поверхностям зубьев или по наружному диаметру. На нецентрирующий внутренний диаметр втулки (D_a) установлено поле допуска Н. На нецентрирующий наружный диаметр вала (d_a) нормируются поля допусков d9, h1l, h12. На нецентрирующий наружный диаметр втулки (Df) и внутренний диаметр вала (dr) поля допусков не нормируются, а указываются минимальные или максимальные значения в зависимости от формы впадины (плоская или закругленная). Исключение сделано для наружного диаметра втулки (Df), когда центрирование производится по внутреннему диаметру при плоской форме впадины. В этом случае нормируется поле допуска HI6.

5. Нормирование дополнительных показателей точности. Исходя из особенностей формы поверхности зубьев шлицевых деталей, имеющих эвольвентную поверхность, для них нормируется точность двух специфичных параметров, используемых при нормировании точности зубчатых колес. Такими параметрами являются размер «М» по роликам и длина общей нормали. Эти параметры используются в тех случаях, когда точность шлицевых деталей не контролируется проходным калибром. В принципе, оба показателя характеризуют один и тот же параметр зубчатого венца - толщину зуба. Значение длины общей нормали относительно просто можно измерить на валу, а во втулке такие измерения осуществлять трудно. Измерения размера «М» по роликам сравнительно легко осуществляются как на валу, так и во втулке. При этих измерениях во впадины между зубьями устанавливаются шарики или ролики определенного диаметра, и измеряется размер, по которому можно судить о толщине зубьев.

Наибольшее распространение получил способ центрирования по боковым поверхностям зубьев. Центрирование по внутреннему диаметру не рекомендуется.

Таблица 6. Примеры выбора посадок