Расчет допусков и посадок шпоночных соединений
Обновлено: 17.09.2024
Условия могут быть представлены в виде задачи с указанием основных параметров и вида соединения. Если параметры шпоночного соединения представлены на чертеже общего вида, там же в технических требованиях может быть указан вид соединения. При отсутствии таких указаний вид шпоночного соединения разработчик чертежей выбирает самостоятельно, исходя из функционирования изделия.
Рассмотрим пример расчета соединения зубчатого колеса и вала (см. рис. 15) с использованием призматической шпонки по ГОСТ 23360 (для вала Ø34 мм b × h = 10 × 8 мм, длина шпонки l = 25 мм). Условное обозначение:
Шпонка 10×8×25 ГОСТ 23360-78.
Так как к заданному узлу не предъявляются особые требования, выбираем для посадки шпонки нормальное соединение.
По размеру b:
· паз вала B1 = 10N9
EI = – 36 мкм,
B1max = 10,000 + 0 = 10,000 мм,
B1min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;
· ширина шпонки b2 = 10h9
ei = – 36 мкм,
b2min = 10,000 – 0,036 = 9,964 мм;
· паз втулки B3 = 10Js9
ES = + 18 мкм,
EI = – 18 мкм,
B3max = 10,000 + 0,018 = 10,018 мм,
B3min = 10,000 – 0,018 = 9,982 мм.
Рис. 22. Схема расположения полей допусков шпоночного соединения
Рассчитываем табличные зазоры (натяги) по размеру b:
· соединение шпонки b2 = 10h9 с пазом вала B1 = 10N9:
S1max = B1max – b2min = 10,000 – 9,964 = 0,036 мм,
N1max = b2max – B1min = 10,000 – 9,964 = 0,036 мм;
Рис. 23. Схема расположения полей допусков ширины шпонки
и ширины паза вала
· соединение шпонки b2 = 10h9 с пазом втулки B3 = 10Js9
S2max = B3max – b2min = 10,018 – 9,964 = 0,054 мм,
N2max = b2max – B3min = 10,000 – 9,982 = 0,018 мм.
Рис. 24. Схема расположения полей допусков ширины шпонки
и ширины паза втулки
По высоте шпонке h:
· глубина паза вала
t1 = 5 +0,2 мм (ГОСТ 23360),
h = 8 h11,
· глубина паза втулки
t2 = 3,3 +0,2 мм (ГОСТ 23360),
Smax = t1max + t2max – hmin = 5,200 + 3,500 – 7,910 = 0,790 мм,
Smin = t1min + t2min – hmax = 5,000 + 3,300 – 8,000 = 0,300 мм.
По длине шпонки l = 25 мм:
l1 = 25h14 (ГОСТ 23360),
l1max = 25,000 мм,
l1min = 24,480 мм (ГОСТ 25346);
· длина паза вала
L2 = 25 Н15 (ГОСТ 23360),
L2min= 25,000 мм (ГОСТ 25346);
Рис. 25. Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза
На чертежах деталей проставляются следующие точностные требования, относящиеся к шпоночным соединениям:
· номинальный размер вала d и номинальный размер отверстия втулки D с предельными отклонениями;
· для паза вала – размер t1 (предпочтительный вариант) или d – t1 с предельными отклонениями;
· для паза втулки – размер d + t2 с предельным отклонением;
· номинальные размеры ширины паза вала и паза втулки с соответствующими отклонениями;
· допуски расположения плоскости симметрии паза относительно оси посадочной цилиндрической поверхности (Тпарали Тсим);
· параметры шероховатости поверхности элементов шпоночного соединения, устанавливаемые в зависимости от номинального размера и допуска (см. табл.22).
Шероховатость дна шпоночного паза рекомендуется нормировать параметром Ra не более 6,3 мкм.
Выбор посадок для шлицевого соединения.
Выбор допусков формы и расположения
И параметров шероховатости поверхностей
Шлицевого соединения
Шлицевое соединение – вид соединения валов со втулками по поверхностям сложного профиля с продольными выступами (шлицами) и впадинами. Обычно шлицевые соединения используют для передачи крутящих моментов в соединениях вала с зубчатым колесом (блоком зубчатых колес), со шкивом, полумуфтой или другой деталью. Как правило, это подвижные соединения, в которых втулка может перемещаться в осевом направлении, а шлицевые поверхности используют как направляющие для продольного перемещения деталей. Однако возможно и применение неподвижных шлицевых соединений.
Технологически шлицевые соединения сложнее шпоночных, но обеспечивают хорошее центрирование втулки на валу и позволяют передавать значительные вращающие моменты, поскольку большое число шлиц обеспечивает меньшую концентрацию напряжений.
Выбор типа шлицевых соединений связан с конструктивными и технологическими особенностями соединений. Шлицевые валы обычно обрабатывают инструментом, имеющим форму впадины или ее части (фасонная фреза, шлифовальный круг), а шлицевые отверстия чаще всего получают с помощью обработки протяжками – специальным многолезвийным режущим инструментом, образующим полный профиль отверстия за один проход инструмента.
Шлицы с эвольвентным профилем зуба имеют повышенную прочность благодаря утолщению зуба к основанию, но сложность получения эвольвентных зубьев вала и впадин втулки выше.
Существуют три способа центрирования сопрягаемых прямобочных шлицевых втулки и вала: по наружному диаметру D (рис. 26, а); по внутреннему диаметру d (рис. 26, б); по боковым сторонам зубьев b (рис. 26, в).
Рис. 26. Центрирование в прямобочных шлицевых соединениях
Если в изделии не требуется повышенная износостойкость шлицевой поверхности втулки (конструктора устраивает средняя твердость поверхности шлицевого отверстия), применяют центрирование по наружному диаметру D. Такое центрирование применяют для неподвижных шлицевых соединений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.
В этом случае поверхность шлицевого отверстия может быть окончательно обработана высокопроизводительными и точными методами протягивания или калибрования. Шлицевый вал можно получить фрезерованием с последующей термообработкой (например, закалкой) и шлифованием по диаметру D.
Если необходима повышенная износоустойчивость шлицевой поверхности втулки, она должна иметь высокую твердость, значит, обработка чистовой протяжкой неприменима. В таком случае прибегают к центрированию по d и отверстие во втулке шлифуют на внутришлифовальном станке.
Центрирование по ширине b, при котором точность центрирования ниже, чем по другим элементам, целесообразно применять при передаче больших крутящих моментов в условиях переменных нагрузок, например, при частом реверсировании направления вращения или старт-стопных режимах работы. Минимальные зазоры между зубьями и впадинами служат для предотвращения больших динамических нагрузок с ударами.
В зависимости от нагруженности шлицевого соединения с прямобочным профилем выбирают его серию (легкая, сред-няя, тяжелая), чем определяют размеры и число зубьев (шлиц) z. При одном и том же внутреннем диаметре более тяжелая серия отличается увеличенной высотой зуба (шлица) и соответственно наружного диаметра. Тяжелая серия имеет большее число шлиц по сравнению со средней.
Выбор посадок в шлицевых соединениях зависит от требований к точности центрирования и принятого способа центрирования. Посадки в прямобочных шлицевых соединениях нормированы ГОСТ 1139, а эвольвентных – ГОСТ 6033.
Для эвольвентных шлицевых соединений предусмотрены возможности центрирования по боковым поверхностям зубьев и по наружному диаметру.
Поля допусков боковых поверхностей зубьев для эвольвентных шлицевых соединений нормируют не квалитетами, а степенями точности (7. 11). Обозначение полей допусков раз-меров ширины эвольвентной впадины втулки и толщины эвольвентного зуба вала включает число (степень точности), за которым следует буква (основное отклонение). Поля допусков по боковым поверхностям зубьев элементов эвольвентных шлицевых соединений приведены в ГОСТ 6033.
Особенностью полей допусков боковых поверхностей зубь-ев эвольвентных шлицевых соединений является то, что устанавливаются два вида допусков ширины впадины втулки и толщины зуба вала:
Т – суммарный допуск, включающий отклонение собственно ширины впадины (толщины зуба) и отклонение формы и расположения элементов профиля впадины (зуба), контролируемый комплексным калибром;
Te (Ts)– допуск собственно ширины впадины втулки (тол-щины зуба вала), контролируемый отдельно в случаях когда не применяется комплексный калибр.
Допуски и основные отклонения для диаметров окружности впадины втулки D и окружности вершин зубьев вала d заимствованы из ГОСТ 25346.
При назначении допусков формы и расположения элементов шлицевых соединений можно руководствоваться следующими рекомендациями (рис. 27):
1) для прямобочных шлицевых соединений:
· допуски параллельности плоскости симметрии зубьев вала и пазов втулки относительно оси центрирующей поверхности не должны превышать на длине 100 мм: 0,03 мм – в соединениях повышенной точности, определяемой допусками размеров b от IТ6 до IT8; 0,05 мм – в соединениях нормальной точности при допусках размеров b от IT9 до IT10. При центрировании по боковым сторонам шлиц выбирают дополнительную базу – ось одной из нецентрирующих поверхностей шлицевого вала (обычно с более жестким допуском),
2) для эвольвентных шлицевых соединений предельные значения радиального биения Fr и допуска направления зуба Fβ следует принимать по ГОСТ 6033.
Параметры Ra шероховатости (ГОСТ 2789) для поверхностей элементов прямобочных и эвольвентных шлицевых соединений должны быть согласованы с самыми жесткими допусками макрогеометрии и не превышать по параметру Ra значений 1,25 мкм для центрирующих поверхностей, 2,5 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц подвижных соединений; 4,0 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц неподвижных соединений и 10 мкм для нецентрирующих цилиндрических поверхностей шлиц.
Рис. 27. Обозначения допусков параллельности и радиального биения
элементов наружной шлицевой поверхности:
а – при центрировании по внутреннему диаметру;
б – при центрировании по наружному диаметру;
в – при центрировании по боковым сторонам шлиц.
База БВ – общая ось посадочных поверхностей вала (посадочных
поверхностей под подшипники). База Д – ось выбранной нецентрирующей поверхности шлицевого вала при центрировании по боковым сторонам шлиц
Условные обозначения шлицевых соединений и их элементов различаются в зависимости от профиля зубьев.
Обозначения прямобочных шлицевых соединений валов и втулок содержат букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев и номинальные размеры d, D и b, за которыми следуют обозначения посадок. Пример условного обозначения шлицевого соединения с числом зубьев z = 6, внутренним диаметром d = 28 мм, наружным диаметром D = 34 мм, шириной зуба b = 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой по диаметру центрирования H7/f7 и по размеру b – D9/f8:
d –6×28 H7/ f7×34 H12/a11×7 D9/f8.
При центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирования H8/h7 и по размеру b – F10/h9:
D –6×28×34 H8/h7×7 F10/h9.
При центрировании по боковым сторонам профиля:
b – 6×28×34 H12/a11×7 D9/h8.
Условные обозначения требований к точности эвольвентных шлицевых соединений содержат: номинальный диаметр соединения D; обозначение посадки соединения (указывают обозначения полей допусков), помещаемое после размеров центрирующих элементов, обозначение стандарта.
Пример условного обозначения эвольвентного шлицевого соединения D = 50 мм; m = 2 мм, с центрированием по боковым поверхностям зубьев:
50×2×9H/9g ГОСТ 6033-80.
То же с центрированием по наружному диаметру, с посадкой по центрирующему диаметру Н7/g6 и посадкой по нецентрирующим поверхностям зубьев 9H/9h:
50×H7/g6×2 ГОСТ 6033-80.
То же с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой Н7/g6 и посадкой по нецентрирующим боковым поверхностям зубьев 9H/9h:
i 50×2×H7/g6ГОСТ 6033-80.
Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.
Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.
Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем.
Читайте также: