Треугольные шлицевые соединения

 

4.1. Назначение и параметры

Шлицевые соединения с треугольным профилем при сопряжении тонкостенных втулок с валами и отверстиями, а также всего вместо посадок с натягом по конструктивным и технологическим предпосылкам. Угол профиля характеризуется углом и применяется 90, 72 и 60 градусов. Наряду с цилиндрическими соеди­нениями применяют и конические (см. рис. 19). Обычно конусность 1: 16, угол уклона впадины 1° 37'; размеры зубьев устанавливают по большому основанию конуса (сечение А — А).

Модуль зубьев этих соединений не большой0,3 … 0,8 мм; число зубьев 15 … 70. Применяемый модуль определяет передачу небольших крутящих моментов. Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизованы, допуски и посадки устанавливают ведомственными нормативно­-техническими документами. Такие соединения чаще центрируются то по боковым сторонам зубьев, однако применяют внутреннему и наружному диаметрам

Параметры треугольного шлицевого соединения показаны на рис. 19:

 

 

Рисунок 19. Параметры треугольного шлицевого соединения

Диаметры по шлицевой втулке:

 

Теоретический диаметр на втулке ,

Диаметр впадин втулки

Диаметр выступов втулки

Зазор по диаметру выступов вала

Диаметр контрольной проволочки

отверстия d про

Угол зуба на отверстии

 

Диаметры по шлицевому валу:

Теоретический диаметр на валу

Диаметр впадин вала

Диаметр выступов вала

Зазор по диаметру выступов втулки

Диаметр контрольной проволочки

вала d прв

Угол зуба на валу 1

Диаметр проволочек для измерения зубьев и номинальные размеры между проволочками Мо для отверстия и Мв по про­волочкам для вала определяются из геометрии. Диаметры проволочек выбирают по ГОСТ 2475—88 для измерения резьбы. Возможен вариант определения параметров шлицевого треугольного соединения на основе применения посадок, в соответствии с таблицей либо выбирая по рис. 20.

Таблица 7

Посадки треугольных шлицевых соединений

D(d)	Нормальная точность	Пониженная точность	Формула для номинального параметра
S	SN	N	S
d	H8/e9	H8/k9	H8/s9	H9/e10
da	C10/h10	B10/h10
Da	H10/c10	H10/B10

 

S-посадки с зазором, SN- переходные посадки, N- посадки с натягом

 

 

Рисунок 20. Посадки для треугольного шлицевого соединения

Для конических валов рекомен­дуются переходные посадки. Допуски на диаметр начальной окружности включают: собственно допуск на диаметр начальной окруж­ности, отклонение шага и отклонение угла профиля. В зависимости от назначения соедине­ния принимают нормальную или по­ниженную точность, которая применяется в основном для менее точных соединений с отверстием, име­ющим разрез и стяжку, и кроме того для грубых конических соединений

 

 

Оценка прочности треугольного шлицевого соединения проводится по напряжениям смятия.

Первоначально, по номограмме / / рис 21 определяется необходимая длина, для предусмотренного крутящего момента

 

 

Рисунок 21. Номограмма D, Mкр, l

Напряжения на смятие боковых поверхностей зубьев шлицевого соединения определяются по зависимости:

 

Где: для треугольного шлицевого соединения

-заданный крутящий момент

= 0,75 — коэффициент, учиты­вающий неравномерность распределе­ния усилий по рабочим поверхно­стям зубьев,

 

,

 

Полученные напряжения сопоставляются с данными таблицы В.

 

Допускаемые напряжения на смятие боковых поверхностей

зубьев шлицевых соединений

Таблица 8. Значения для различных условий эксплуатации

Соединение	Условия эксплуатации	Специальная термообработка рабочих поверхностей зубьев
Не производится	производится
Неподвижное	а	-	-
б	60-100	100-140
в	80-120	120-200
Подвижное без нагрузки	а	15-20	20-35
б	20-30	30-60
в	25-40	40-70
Подвижное под нагрузкой	а	-	3-10
б	-	5-15
в	-	10-20
а — тяжелые условия эксплуатации: нагрузка знакопеременная с ударами в обоих направлениях; вибрации большой частоты и амплитуды; условия смазки (для подвижных соединений) плохие; небольшая твердость деталей соединения; невысокая точность соосности ступицы и вала; б — средние условия эксплуата­ции; в — легкие условия эксплуатации.

 

 

Пример выбора параметров треугольного шлицевого соединения.

 

Для неподвижно сопрягаемого с втулкой вала, имеющего проектный диаметр 20…25 мм, передающего крутящий момент 600Н/м, подготовить эскиз треугольного шлицевого соединения с числом зубьев .

 

Решение А.

 

1. Применяя номограмму рис 21, по крутящему моменту и интервалу диаметра выбираем длину вала l =60мм.

2. Определяем ориентировку номинального размера по средней величине интервала

 

мм

 

по ряду R20 табл. 24 принимаем стандартное значение .

3. Вычерчиваем эскиз треугольного шлицевого соединения с указанием геометрических характеристик, в соответствии с рис.19

4. Определяем ориентировочный модуль, используя

 

мм

 

По табл. 25, в соответствии с ГОСТ 9563-60 выбираем стандартный меньший модуль ,

5. Определяем средний делительный диаметр, при стандартном модуле

мм

 

6. Определяем значение диаметра по выступам шлицевого вала

мм

Как видно полученное , 22.5>22.0, поэтому вновь выбираем стандартный, но меньший модуль m=0.55 и получим средний делительный диаметр:

 

мм

Диаметр по выступам вала будет

Теперь

 

7. В силу распределения зубьев по окружности, для обеспечения собираемости, компенсации погрешностей по шагу и отклонений формы принимаем и .

8. Заполняем таблицу 9, определяя параметры при d=19.8мм

Таблица 9. Расчёт параметров треугольного шлицевого соединения

 

Угол	Формула	Эскиз	Результат	Примечание
			20.664	Теоретический диаметр на втулке.
			20.625	Диаметр впадин втулки.
			20.583	Диаметр выступов вала.
			0.041	Зазор .
			19.112	Диаметр выступов втулки.
			18.859	Диаметр впадин вала.
			0.253	Зазор .
			18.815	Теоретический диаметр на валу.

 

 

9. Шаг зацепления будет:

мм.

10. Ширину зуба и впадин по делительному диаметру d получим из геометрии, обозначив угол зуба на втулке и угол зуба на втулке, при наличии допустимых зазоров(Рис 22):

Рисунок 22. Геометрические соотношения

 

11. Зазор по делительному диаметру:

 

 

12. Допуски для делительного диаметра назначим в тело детали в направлении перпендикулярном к оси детали: для втулки по IT8: для вала по IT9: , допуски для всех других диаметров по IT10:

 

Данный расчет позволит получить соединение с зазором по делительному диаметру d. Увеличение угла приводит к получению натягов, уменьшение - к зазорам.

Решение Б.

1. Выполним пункты 1-6 решения А.

2. Определим и

3. Назначим посадки в соответствии с рис 20 получим диаметры с отклонениями:

;

 

 

Проверка соединения по напряжениям смятия проводится по формуле:

 

Для треугольного шлицевого соединения

 

,

 

Для неподвижного вала без термообработки по табл. В

 

 

62МПа<[60…100] Мпа

 

Как видно смятия зубьев происходить не будет.

На чертежах отверстия и вала указывают число зубьев , угол 1, угол , диаметр начальной окружности d.

Кроме того, на чертеже отверстия задают наружный диаметр по вер­шинам , диаметр впадин с над­писью «минимум» и внутренний диа­метр d_a, ана чертеже вала — внутрен­ний диаметр по вершинам D₂, наруж­ный диаметр и диаметр впадин d_B с надписью «максимум».

Для контроля параметров на чертеже также указывают диаметры проволочек и номинальный размер между проволочками для от­верстия и по проволочкам для вала, и делают надпись: «Откло­нения по диаметру начальной окруж­ности».

 

Заключение

Материал представленный в настоящем учебно-методическом пособии позволяет получить достаточно широкое представление о назначении применении и видах различных шлицевых соединений, применяемых в машиностроении и приборостроении. Приведённые расчётные и графические примеры, а также справочные материалы позволяют, в соответствии с поставленной задачей, самостоятельно, как выбрать вид шлицевого соединения с определением параметров, так и представить его графически.

 

 

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Справочные материалы

Таблица 10. Посадки прямобочных шлицевых соединений в зависимости от принятого метода центрирования и от условий эксплуатации

 

Центрирующая поверхность	Условия эксплуатации
Неподвижные соединения	Подвижные соединения
Большие ударные нагрузки, редкая разборка	Умеренные нагрузки, частая разборка
d	D	b	d	D	b	d	D	b
D
d
b

При центрировании по "D" или "b" диаметр d не должен быть больше диаметра d1, таблицы 2, 3, 4.

 

 

Таблица 11.

Основные размеры шлицевой втулкии шлицевого вала, мм

 

Легкая серия

 

							f
Номиналь- ные параметры z ´ d ´ D	z	d	D	b	d1, нe ме­нее	а, не менее	Номиналь-ное значение	Предель-ное отклоне-ние	r не бо­лее
6´26´30					24,6	3,85	0,3	+0,2	0,2
6´29´32					26,7	4,03	0,3	+0,2	0,2
8´32´36					30,4	2,71	0,4	+0,2	0,3
8´36´40					34,5	3,46	0,4	+0,2	0,3
8´42´46					40,4	5,03	0,4	+0,2	0,3
8´46´50					44,6	5,75	0,4	+0,2	0,3
8´52´58					49,7	4,89	0,5	+0,3	0,5
8´56´62					53,6	6,38	0,5	+0,3	0,5
8´62´68					59,8	7,31	0,5	+0,3	0,5
10´72´78					69,6	5,45	0,5	+0,3	0,5
10´82´88					79,3	8,62	0,5	+0,3	0,5
10´92´98					89,4	10,08	0,5	+0,3	0,5
10´102´108					99,9	11,49	0,5	+0,3	0,5
10´112´120					108,8	11,72	0,5	+0,3	0,5

 

 

Таблица 12.. Основные размеры шлицевой втулки и шлицевого вала, мм

Средняя серия

 

 

							f
Номиналь- ные параметры z ´ d ´ D	z	d	D	b	d1, нe ме­нее	а, не менее	Номиналь-ное значение	Предель-ное отклоне-ние	r не бо­лее
6´11´14					9,9	–	0,3	+0,2	0,2
6´13´16			16.	3,5	12,0	–	0,3	+0,2	0,2
6´16´20					14,5	–	0,3	+0,2	0,2
6´18´22					16,7	–	0,3	+0,2	0,2
6´21´25		21-			19,5	1,95	0,3	+0,2	0,2
6´23´28					21,3	1,34	0,3	+0,2	0,2
6´26´32					23,4	1,65	0,4	+0,2	0,3
6´28´34					25,9	1,70	0,4	+0,2	0,3
8´32´38					29,4	–	0,4	+0,2	0,3
8´36´42					33,5	1,02	0,4	+0,2	0,3
8´42´48					39,5	2,57	0,4	+0,2	0,3
8´46´54					42,7	–	0,5	+0,3	0,5
8´52´60					48,7	2,44	0,5	+0,3	0,5
8´56´65					52,2	2,50	0,5	+0,3	0,5
8´62´72					57,8	2,40	0,5	+0,3	0,5
10´72´82					67,4	–	0,5	+0,3	0,5
10´82´92					77,1	3,00	0,5	+0,3	0,5
10´92´102					87,3	4,50	0,5	+0,3	0,5
10´102´112					97,7	6,30	0,5	+0,3	0,5
10´112´125					106,3	4,40	0,5	+0,3	0,5

 

 

Таблица 13..

Основные размеры шлицевой втулки и шлицевого вала, мм

Тяжелая серия

 

							f
Номиналь- ные параметры z ´ d ´ D	z	d	D	b	d1, нe ме­нее	а, не менее	Номиналь-ное значение	Предель-ное отклоне-ние	r не бо­лее
10*16*20				2,5	-	14,1	0,3	+0,2	0,2
10*18*23				3,0	-	15,6	0,3	+0,2	0,2
10*21*26				3,0	-	18,5	0,3	+0,2	0,2
10*23*29				4,0	-	20,3	0,3	+0,2	0,2
10*26*32				4,0	-	23,0	0,3	+0,2	0,3
10*28*35				4,0	-	24,4	0,4	+0,2	0,3
10*32*40				5,0	-	28,0	0,4	+0,2	0,3
10*36*45				5,0	-	31,3	0,4	+0,2	0,3
10*42*52				6,0	-	36,9	0,4	+0,2	0,3
10*46*56				7,0	-	40,9	0,4	+0,3	0,5
16*52*60				5,0	-	47,0	0,5	+0,3	0,5
16*56*65				5,0	-	50,6	0,5	+0,3	0,5
16*62*72				6,0	-	56,1	0,5	+0,3	0,5
20*72*82				7,0	-	65,9	0,5	+0,3	0,5
20*82*92				6,0	-	75,6	0,5	+0,3	0,5
20*92*102				7,0	-	85,5	0,5	+0,3	0,5
20*102*115				8,0	-	94,0	0,5	+0,3	0,5
20*112*125				9,0	-	104,0	0,5	+0,3	0,5

 

 

Таблица 14.

Рекомендуемые поля допусков и посадки для размеров