Шлицевое соединение диска с валом

Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу (рис. 1, 2, 3) , входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице.
Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов.
Выступы на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением.

Условно можно представить шлицевое соединение, как многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом.

Основное назначение шлицевых соединений — передача вращающего момента между валом и ступицей. При этом ступица может быть закреплена на колесе, фланце, шкиве, ролике или другом валу (карданный вал) .
Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

• Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
• Меньшее число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное – три) .
• Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
• Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке) .
• Большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев.
• Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные зазоры.
• Большая надежность при динамических нагрузках.

Недостатки шлицевых соединений — более сложная технология изготовления (зубофрезерование, протягивание, шлифование) , а следовательно, более высокая стоимость.

Классификация шлицевых соединений

Шлицевые соединения различают:

• по характеру соединения — неподвижные для закрепления детали на валу; подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач; шпинделя сверлильного станка, карданного вала автомобиля) ;
• по форме выступов — прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Соединения с прямобочным профилем (рис. 1,а) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Они имеют постоянную толщину выступов.

Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем: легкую, среднюю и тяжелую, которые различаются высотой и числом z выступов. Тяжелая серия имеет более высокие выступы с большим их числом; рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.

Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D , внутреннему d диаметрам или боковым поверхностям b выступов.
Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, от твердости ступицы и вала. Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование.
Зазор в контакте поверхностей: центрирующих — практически отсутствует, не центрирующих — значительный.

Видео:Шлицевые соединения. Что это такое?Скачать

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 2,а) . В этом случае точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии — протягиванием, на валу – шлифованием. По диаметру D обеспечивают сопряжение по одной из переходных посадок.
По внутреннему диаметру d между деталями существует зазор.
При передаче вращающего момента на рабочих боковых сторонах действуют напряжения смятия σ_см .

В соответствии с технологией обработки центрирующей поверхности в отверстии (протягивание) центрирование по наружному диаметру может быть применено при невысокой твердости ступицы (≤ 350 НВ) .

Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 2,б) .
Применяют при высокой твердости ступицы ( ≤ 45 HRC) , например, после ее закалки, когда затруднена калибровка ступицы протяжкой или дорном.
Точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии — шлифованием на внутришлифовальном станке, на валу — шлифованием впадины профилированными кругами, в соответствии с чем предусматривают канавки для выхода шлифовального круга.

По центрирующему диаметру d обеспечивают сопряжение по переходной посадке. Размер h площадки контакта определяют так же, как и при центрировании по наружному диаметру.

Центрирование по D или d применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы (при установке на валы зубчатых или червячных колес в коробках передач автомобилей, в станках, редукторах; а также при установке шкивов, звездочек, полумуфт на входных и выходных концах валов) .

Читайте также: Соединитель вала для триммера 7 шлицов

Центрирование по боковым поверхностям b (рис. 2,в) . В сопряжении деталей по боковым поверхностям зазор практически отсутствует, а по диаметрам D и d имеет место явный зазор. Это снижает точность центрирования, но обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки между выступами.
Поэтому центрирование по боковым поверхностям b применяют для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов, при жестких требованиях к мертвому ходу и при отсутствии высоких требований к точности центрирования: например, шлицевое соединение карданного вала автомобиля.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем

Соединения с эвольвентным профилем (рис. 1,б) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес) .
Эвольвентный профиль отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.
Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы — за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D .

По сравнению с прямобочным, соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большего количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем шлицев считаются наиболее перспективными.

Применяют центрирование по боковым поверхностям S зубьев, реже — по наружному диаметру D .

Шлицевые соединения с треугольным профилем

Соединения с треугольным профилем (рис. 1,в) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов–зубьев ( z = 20. 70; т = 0,2. 1,5мм) . Угол β профиля зуба ступицы составляет 30°, 36° или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях торсионных валов, стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля) .

Соединения с треугольным профилем применяют также при необходимости малых относительных регулировочных поворотов деталей. Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500МПа .

Материалы и допускаемые напряжения смятия

Видео:Шлицевые соединения для карданных валов.Скачать

Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500 Н/мм 2 (МПа).
В Таблице 1 приведены значения [σ]_см , принятые с учетом опыта эксплуатации при длительном сроке службы. Большие значения [σ]_см принимают при легких режимах работы, когда соединение большую часть времени нагружено моментами, значительно меньшими максимально длительно действующего вращающего момента.

Таблица 1 . Допускаемые напряжения смятия при средних условиях эксплуатации

Правила конструирования шлицевых соединений

Правила конструирования шлицевых соединений.

В шлицевых валах наиболее напряженным является сечение А—А (рис. 599, а), в котором действуют полный крутящий момент, передаваемый соединением, и напряжения изгиба шлицев. Степень концентрации напряжений зависит от формы перехода от шлицев к валу.

Для снижения напряжений в этом сечении целесообразно увеличивать внутренний диаметр шлицев D_вн (вид б) на 15—20% по сравнению с диаметром d вала.

Равномерность нагрузки по длине шлицев сильно зависит от формы ступицы и вала. Следует избегать резких изменений сечений, а там, где они необходимы по конструкции, учитывать направление силового потока. Конструкция в насадной детали нецелесообразна. Нагрузка на шлицы передастся преимущественно в узле жесткости (участок перехода ступицы в диск); остальная часть шлицев нагружена слабо. Нагрузка на шлицы выравнивается, если диск перенести к переднему обрезу ступицы и сделать переход диска в ступицу более плавным (вид г).

Входные кромки шлицев как на валу, так и во втулке должны иметь фаски для облегчения монтажа во избежание концентрации силы на кромках, а также с целью предупреждения случайного забоя шлицев при монтаже, демонтаже и транспортировке.

Читайте также: Механизм вала отбора мощности юмз

Снятие фасок на угловых кромках шлицев (рис. 600, а) недостаточно. Правильнее выполнять шлицы со скосом (вид б) под углом β = 15—30° так, чтобы наружный диаметр D₁ фаски на ступице был несколько больше диаметра D_нар впадин шлицев, а внутренний диаметр d₂ фаски на валу — несколько меньше диаметра d_вн впадин на валу.

Наиболее целесообразно делать фаски или галтели по всему контуру шлицев (вид в). Эту операцию в массовом производстве выполняют на специальных заправочных станках.

Заправка торцов по контуру обязательна в шлицах, предназначенных для переключения (например, в муфтах сцепления).

Шлицы ступиц рекомендуется утапливать по отношению к торцу (вид г). Эта мера предупреждает забой шлицев, увеличивает прочность участка выхода шлицев и облегчает сборку, особенно при соединении тяжелых деталей в горизонтальном положении.

Видео:Восстановление шлицов или как спасти любое шлицевое соединение.Скачать

Если шлицевой вал имеет продолжение, то можно облегчить сборку, выполнив на ближайшей к шлицам части вала центрирующий поясок m (вид д) диаметром, несколько меньшим внутреннего диаметра шлицев.

Сила затяжки чаще всего воспринимается упорными буртиками на валу. Если необходим упор в сплошную кольцевую поверхность, то буртик делают на гладкой части вала (рис. 601, а); шлицы полного профиля заканчивают на расстоянии l от буртика.

Впадина на участке l₁ выхода фрезы очерчена по эллипсу, малая ось которого равна D_фр, а большая D_фр·соs ϕ, где D_фр — наружный диаметр фрезы; ϕ — угол скрещивании, т. е. угол установки фрезы в плане относительно заготовки вала (рис. 602), определяемый из соотношения

где D_0фр — средний диаметр зубьев фрезы; t — шаг фрезы.

Поскольку угол ϕ мал (обычно ϕ = 3—5°) и соs ϕ близок к единице, можно считать, что участок выхода очерчен дугой окружности диаметром D_фр. Тогда

Минимальное расстояние, при котором не происходит подрезания буртика,

Диаметр фрезы определяют по ГОСТ 9324—80 или по сортаменту червячных фрез, применяемых на заводе. Ориентировочно D_фр можно принимать равным диаметру вала.

Шлицы ступицы рекомендуется не доводить до начала подъема впадин, предусматривая страховочный зазор s = 1—2 мм (рис. 601), предупреждающий упор шлицев в днище впадин. Обычно с этой целью торцы шлицев скашивают под углом α = 15—20°, начиная от точки, соответствующей крайнему положению фрезы.

Для увеличения прочности шлицы отверстия на участке выхода соединяют с телом ступицы пологими переходами m (вид в).

Видео:Моделирование шлицевого вала в Солидворкс \ Splined shaft in SolidworksСкачать

Участок вала l (вид б) иногда используют для центрирования ступицы, выполняя на нем центрирующий поясок n (вид г), или для установки насадных деталей, например, подшипников качения (вид д).

В конструкциях, где наличие сплошной кольцевой опорной поверхности необязательно, буртики прорезают частично (вид е) или насквозь (виды ж, з), что позволяет приблизить шлицы ступицы вплотную к упорному буртику (вид и) и сократить тем самым общую длину шлицевого соединения.

На шлицевых валах, подвергаемых шлифованию по внутреннему диаметру или по боковым граням шлицев, гладкая поверхность вала для возможности обработки напроход должна быть расположена ниже впадин шлицев (вид к). Прочность таких шлицев на изгиб несколько меньше чем в конструкциях видов ж, з. При сквозном прорезании буртика применяют фрезу с повышенной высотой f режущих зубьев (вид ж). Для повышения прочности и стойкости зубьев высоту H₁ буртика рекомендуется делать не больше 0,5H (рис. 603, виды в, б).

У эвольвентных шлицев высота буртиков ограничена утонением шлицев к вершине (вид в). При угле исходного профиля α₀ = 30° предельная высота буртика Н₁ ≈ 0,5m (m — модуль) или

Читайте также: Замена датчика выходного вала опель астра

0,25 высоты шлица; при α₀ = 20° высота буртика H₁ ≈ 0,6m или

Для треугольных шлицев упор и прорезной буртик неприменим.

Плотное прилегание торца ступицы к упорному буртику вала обеспечивают фаской (рис. 604, а), выточкой (вид б) в ступице или канавкой на шлицах вала (вид в).

На чертежах шлицевых валов численное значение радиуса подъема впадины обычно не указывают, ограничиваясь надписью R_фр (рис. 605, а) и нанося длину L участка шлицев с полным профилем.

Если необходимо точно выдержать полную длину шлицев L + l₁, то наносят радиус фрезы или, предпочтительнее, указывают координату l’ точки выхода впадин.

У валов со шлифуемым внутренним диаметром или рабочими гранями шлицев указывают длину подлежащих шлифованию участков (рис. 605, б).

Длина l₂ участка подъема шлицев должна быть достаточной для выхода шлифовального круга и определяется из соотношения

Видео:Детали машин. Лекция 5.4. Шлицевые и шпоночные соединенияСкачать

где D_кр — диаметр шлифовального круга; Н — высота шлицев.

Помимо упора в буртик, применяют другие способы. Упор на штифт, запрессованный в вал (рис. 606, а), не позволяющий осуществить силовую затяжку, применим только в слабонагруженных соединениях. Целесообразнее конструкции с упором в кольцевой стопор прямоугольного (вид б) или круглого (вид в) сечения, заведенный в выточку в шлицах или цилиндрической части вала.

В конструкции (г) на участке выхода шлицев проточена кольцевая канавка. Шлицы ступицы упираются в стенку канавки. При этом способе сильно снижается прочность шлицев вала на изгиб.

В конструкции (д) упор воспринимает шлицевая шайба 1, заводимая в кольцевую канавку шлицев вала (вид д, I). Шайбу надевают через шлицы вала, проворачивают в канавке так, чтобы ее шлицы стали против шлицев вала, и фиксируют в этом положении выступающими за торец ступицы удлиненными концами 2 шлицев ступицы (вид д, II).

На виде (е) показан пример использования шлицевой шайбы 3 для крепления двух насадных деталей на валу. Ступицы деталей стягивают винтами, которые одновременно фиксируют угловое положение шайбы в канавке (шлицами против шлицев вала). Затяжки соединения эта конструкция не обеспечивает.

Надежную фиксацию обеспечивает упор шлицев отверстия на участки n подъема впадин вала (вид ж). Для того чтобы упор распространялся на всю окружность, необходимо на последней стадии фрезерования шлицев дать валу несколько оборотов при выключенной продольной подаче.

Осевое положение ступицы на валу при этом способе упора зависит от диаметра фрезы и угла фаски на упорном участке шлицев ступицы. Для повышения точности осевой фиксации и уменьшения растягивающих напряжений в ступице целесообразно принять наружный диаметр фаски (рис. 607, а, точка л) равным диаметру D шлицев, а внутренний (точка м) расположить на расстоянии 0,5H от наружного диаметра D, где Н — высота шпицев.

Угол θ наклона фаски целесообразно делать равным среднему углу наклона профиля шлицевых впадин на участке л—м выхода шлицев вала (рис. 607, б). Тогда осевое положение ступицы определяется координатой l₁ точки (л) выхода шлицев, подсчитываемой по уравнению (161).

Угол θ находится их соотношения cos θ = 1—1,5H/D_фр.

Нерабочий участок (м—н) шлицев ступицы (рис. 607, а) следует срезать под углом θ₁, определяемым из соотношения cos θ₁ = 1—Н/D_фр.

Значения θ и θ₁ в зависимости от Н/D_фр показаны на рис. 608.

Видео:Восстановление шлицевого соединения карданного вала от УАЗаСкачать

В крупношлицевых соединениях шлицы облегчают с помощью продольных выемок на нерабочих поверхностях (рис. 609), для чего режущим зубьям червячных фрез и протяжек придают специальный профиль. Прочности шлицев выемки не снижают.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/shlitsevoe-soedinenie-diska-s-valom

  🌟 Видео

  5.1 Шпоночные и шлицевые соединенияСкачать

  

  Ремонт шлицевого соединения карданного валаСкачать

  

  Ремонт шлицов кардана полиуретаном.Скачать

  

  Валы и механические передачи 3D. Построение вала шлицевого.Скачать

  

  Обслуживание кардана . Восстановление шлицевого соединения нанесением МС 2000 .Скачать

  

  Как ремонтировать шлицевую карданного вала | Кардан Ремонт Юра ©Скачать

  

  Ремонт шлицевого соединения правого привода Kia Sportage 3 металлополимером (практика).Скачать

  

  Как проверить шлицевую карадана | Кардан Ремонт Юра ©Скачать

  

  Восстановление шлицевого вала 2. Ответ на вопрос подписчика.Скачать

  

  КОМ ГАЗ-3309 с шлицевое соединение с карданным валомСкачать

  

  Восстановление шлицов методом наплавкиСкачать

  

  Как восстановить шлицы своими руками! Перезалив видео.Скачать

  

  Шпоночное соединениеСкачать

  

  Эпоксидный компаунд DEVCON для ремонта шлицевых соединенийСкачать