6
.pdfПредельные отклонения несопрягаемых размеров призматических и сегментных шпоночных соединений выбираются из
[6, С. 238, 240].
Более подробные сведения по этому подразделу отражены в
[6, С. 232...241; 2, С. 164...166].
6.2. Обозначение и контроль шпоночных соединений
На чертежах могут проставляться размеры шпонок или их посадки.
Условное обозначение призматической шпонки второго или третьего исполнения (первое – не указывается) с размерами, например, b = 18, h = 11 и l = 100 мм выполняется следующим обра-
зом: Шпонка 2(3) 18 х 11 х 100 ГОСТ 23360-78.
Сегментная шпонка первого исполнения сечения b x h = 4 х 6,5 мм указывается: Шпонка 4 х 6,5 ГОСТ 24071-80.
Второе исполнение сегментных шпонок применяется только по согласованию заинтересованных сторон и соответственно обо-
значается: Шпонка 2 – 4 х 5,2 ГОСТ 24071-80, где h1=0,8 h=0,8 6,5= =5,2 мм.
Пример обозначения посадок нормального шпоночного соединения приведен на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Обозначение посадок ширины шпоночного соединения
на сборочном чертеже: а – b Js9 N9 ; б – b Js9 ; в – b N9 h9 h9 h9
На сборочном чертеже посадки всех трех деталей, входящих в шпоночное соединение, могут быть обозначены одной надписью
101
(рис. 6.4, а) или раздельно двумя надписями – посадка шпонки с пазом во втулке (рис. 6.4, б) и пазом на валу (рис. 6.4, в).
При серийном и массовом производстве контроль шпоночных соединений выполняют специальными предельными калибрами
(рис. 6.5).
Ширина пазов во втулке и на валу b проверяется пластиной,
имеющей проходную и непроходную стороны (рис. 6.5, а). Размер d + t2 втулки контролируется специальной пробкой со
ступенчатой шпонкой (рис. 6.5, б).
Симметричность паза во втулке относительно осевой плос-
кости можно проверить пробкой со шпонкой (рис. 6.5, в).
Рис. 6.5. Предельные калибры для контроля шпоночных соединений
102
Глубина паза вала (размер t1) контролируется кольцевым калибром со стержнем, имеющим проходную и непроходную метки (рис. 6.5, г). Данный калибр может также использоваться для проверки симметричности паза на валу.
После сборки контроль шпоночного соединения осуществ-
ляется путем определения величины биения охватывающей детали, ее покачиванием на валу или перемещением вдоль вала – в случае подвижного соединения.
Для лучшего усвоения приведенных данных смотри
[6, С. 236…240, 248…249].
6.3. Классификация, допуски и посадки прямобочных шлицевых соединений
Шлицевые соединения имеют то же назначение, что и шпоночные. Они позволяют передавать большие крутящие моменты, более долговечны, имеют высокую соосность втулки и вала.
При серийном и массовом производстве стоимость их изготовления не превышает шпоночные, а сборка удобнее и проще изза отсутствия съемной детали – шпонки.
В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения могут быть эвольвентными, прямобочными и треугольными (рис. 6.6).
Эвольвентные соединения имеют существенные преимущества перед прямобочными:
1)возможность передачи больших крутящих моментов;
2)наличие меньшей на 10…40 % концентрации напряжений у основания зубьев;
3)обеспечение лучшего центрирования и высокой долговечности деталей;
4)относительная простота изготовления – фрезеруют методом обкатки.
Их главным недостатком является достаточно высокая сложность восстановления изношенных зубьев.
Этого лишены и наиболее распространенные прямобочные шлицевые соединения, которые в зависимости от конструкции узла могут быть подвижными (втулка перемещается вдоль вала) и неподвижными.
103
Рис. 6.6. Профиль зубьев шлицевых соединений
Номинальные размеры и число зубьев шлицевых соединений с прямобочным профилем приведены в справочнике [6, С. 250…251].
Взависимости от передаваемого крутящего момента они могут быть легкой, средней и тяжелой серии.
Шлицевые соединения с треугольными зубьями не стандартизованы, поэтому каждый завод изготавливает их по собственным стандартам предприятия или техническим условиям.
Данные соединения применяются для передачи небольших крутящих моментов в тонкостенных конструкциях.
Например, в автомобиле треугольные шлицы используются для соединения рулевого колеса с валом, а также сошки с рулевым механизмом.
Допуски и посадки шлицевых соединений назначаются в зависимости от способа центрирования втулки относительно вала.
Способ центрирования заключается в выборе параметра соединения для обеспечения соосности втулки и вала.
Выбор способа центрирования определяется эксплуатационными требованиями к шлицевому соединению и технологическими факторами по его изготовлению.
Существует три способа центрирования: по наружному диа-
метру D, внутреннему диаметру d и ширине шлиц b (рис. 6.7).
Центрирование по наружному диаметру D (рис. 6.7, а) применяется в неподвижных соединениях, например, шестерни постоянного зацепления на валах коробки передач автомобиля.
Вэтом случае шлицы во втулке и на валу мало изнашиваются
иих не нужно подвергать закалке.
Шлицы на валу могут быть получены последовательным изготовлением пазов фасонной фрезой на горизонтально-фрезерном
104
станке либо обработкой всех шлицев сразу червячной фрезой на зубофрезерном станке и окончательным шлифованием по D на круглошлифовальном станке.
Рис. 6.7. Способы центрирования прямобочных шлицевых соединений
Отверстие во втулке сначала сверлят, а затем калибруют круглой и шлицевой протяжками.
Данный способ центрирования рекомендуется в случае повышенного требования к соосности элементов соединения.
При этом по внутреннему диаметру d имеется гарантированный зазор, чтобы облегчить сборку узла.
Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 6.7, б) применяется, когда шлицевая втулка перемещается вдоль вала.
Для повышения износостойкости деталей и устранения дефектов от их коробления в процессе объемной закалки поверхности втулки и вала шлифуют по d.
При этом для шлифования в отверстии доступна только его внутренняя поверхность по d.
Указанный способ центрирования по d также обеспечивает точное совпадение геометрических осей шлицевых деталей, а по D получается гарантированный зазор.
Центрирование по ширине шлиц b используется, когда не требуется особой соосности при передаче значительных знакопеременных крутящих моментов, например, в карданном вале автомобиля.
Этот способ позволяет более равномерно распределять нагрузку между шлицами, исключая большие зазоры между их боко-
105
выми поверхностями. Он является наиболее простым и экономичным.
Посадки прямобочных шлицевых соединений назначают без расчетов в зависимости от способа центрирования из
[6, С. 252…253].
Поля допусков нецентрирующих диаметров также выбираются в справочнике [6, С. 253]. Они создают значительные зазоры для свободной сборки узла.
Пример обоснования и выбора посадок прямобочного шлицевого соединения смотри в [17].
Дополнительный материал по рассматриваемому вопросу со-
держится в [1, С. 334…336; 6, С. 249…254; 2, С. 163, 166…169].
6.4. Обозначение и контроль прямобочных шлицевых соединений
Разделение прямобочных шлицевых соединений на три серии расширяет возможности конструктора.
При одном и том же внутреннем диаметре при переходе от легкой серии к тяжелой несколько возрастает высота зубьев, а от средней серии к тяжелой увеличивается также число зубьев.
В условном обозначении вид серии не указывают, но ее можно определить по числовым значениям D, d и z при помощи стандарта
[6, С. 250…251].
Обозначение шлицевого соединения или входящих в него деталей должно содержать: букву D, d или b, обозначающую способ
(поверхность) центрирования; число зубьев z; номинальные разме-
ры D, d, b; посадки или допуски, располагаемые после соответствующих размеров.
Пример условного обозначения соединения легкой серии с числом зубьев z = 6 штук, внутреним диаметром d = 26 мм, наружным диаметром D = 30 мм, шириной зуба b = 6 мм и центрировани-
ем по d (рис. 6.8, а):
d - 6 26 H7 30 H12 6 D9 .
f7 |
a11 |
h9 |
106
а) |
б) |
Рис. 6.8. Обозначение посадок прямобочного шлицевого соединения на сборочном чертеже
На рабочих чертежах втулки этого соединения необходимо проставить:
d – 6 26H7 30H12 6D9 и вала: d – 6 26f7 30a11 6h9.
Допуски нецентрирующих диаметров в обозначении разрешается не указывать.
Например, в случае центрирования по наружному диаметру D (рис. 6.8, б) или боковым сторонам b:
|
D 6 26 30 |
H7 |
6 |
F8 |
; |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
f7 |
f8 |
|||||||
|
b 6 26 30 |
H12 |
6 |
D9 |
|
||||||
|
|
|
f8 |
||||||||
|
|
|
a11 |
|
|||||||
и даже |
b 6 26 30 6 |
D9 |
. |
||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
f8 |
|
|
|
|
Большинство посадок по боковым сторонам шлицев являются внесистемными. Это обусловлено стремлением обеспечить преемственность с ранее существовавшими в системе ОСТ специальными полями допусков и посадками.
Поля допусков элементов деталей шлицевого соединения, указанные в условном обозначении, контролируют независимо друг от друга специальными гладкими калибрами по ГОСТ 24961-81 …
ГОСТ 24968-81 (рис. 6.9).
Для шлицевой втулки комплект калибров состоит из листовой пластины для контроля наружного диаметра D (рис. 6.9, а), гладкой пробки – для внутреннего диаметра d (рис. 6.9, б) и листовой пластины – для ширины пазов b (рис. 6.9, в)
107
Рис. 6.9. Гладкие предельные калибры для контроля шлицевых соединений
Комплект калибров для шлицевого вала включает три скобы для контроля D (рис. 6.9, г), d (рис. 6.9, д) и b (рис. 6.9, е).
У деталей ширину b каждого шлица проверяют по всей длине, D – в нескольких поперечных сечениях, d – надвигая калибр с торца по впадинам в нескольких продольных сечениях.
Сложные поверхности кроме погрешностей размеров всегда имеют отклонения формы и расположения.
Например: отклонения от прямолинейности шлицев, от параллельности сторон зубьев втулки и вала относительно оси центрирующей поверхности; погрешность направления зубьев; ошибка углового шага; отклонение от соосности наружного и внутреннего диаметров и др.
108
У шлицевых соединений всех типов их ограничивают суммарным допуском на отклонение формы и расположения, который на чертежах не указывается.
Этот допуск обеспечивается за счет создания заданного гаратированного зазора между комплексным калибром и контролируемой деталью.
Для правильной сборки соединения погрешности формы и расположения контролируют (после раздельной проверки его элементов) специальными комплексными проходными шлицевыми калибрами: кольцом – для вала и пробкой – для втулки (рис. 6.10).
Рис 6.10. Комплексные калибры для контроля шлицевых деталей
У прямобочных комплексных шлицевых калибров занижены размеры калибра – пробки и завышены размеры кольца.
Получающееся пространство представляет собой минимальный суммарный допуск на отклонение формы и расположения элементов шлицевых поверхностей.
Для некоторого упрощения ГОСТ 1139-80 рекомендует осуществлять раздельный контроль элементов деталей лишь непроходными калибрами, проверяя при этом, не ослаблены ли отдельные поверхности шлицевого профиля, а затем контролировать собираемость комплексными калибрами.
Для предупреждения брака в процессе поэлементного контроля калибр необходимо переставлять не менее трех раз. Контроль комплексными калибрами достаточен в одном положении, без их перестановки.
В производственных условиях, как правило, через установленные интервалы времени выборочно проверяется небольшое количество (3…5) шлицевых деталей.
Более подробные сведения по этому подразделу отражены в
[6, С. 254; 2, С. 169…173].
109
7.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
7.1.Классификация и нормируемые параметры метрической резьбы
Всовременном машиностроении свыше 70% деталей соединяются при помощи резьбы.
По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные.
К первой группе относятся следующие.
1. Крепежные (метрическая, дюймовая) – применяются для разъемного соединения деталей машин и обеспечения его прочности в процессе эксплуатации.
2. Кинематические (трапецеидальная и прямоугольная) – предназначены для выполнения точного перемещения ходового винта станка или стола измерительного прибора.
Упорная резьба служит для преобразования вращательного движения в прямолинейное поступательное в прессах и домкратах.
3. Трубные и арматурные (цилиндрическая и коническая) используются для обеспечения герметичности соединений трубопроводов и арматуры.
Специальные резьбы предназначены для соединения одного типа деталей в определенном механизме (электрические лампы, приборы и т.д.).
Главным эксплуатационным требованием для всех резьб является обеспечение их долговечности и свинчиваемости без дополнительной пригонки деталей.
Номинальный профиль метрической резьбы представляет со-
бой равносторонний треугольник с углом при вершине, равным 600, и плоскими срезами по наружному и внутреннему диаметрам.
Форма впадины гайки или болта не регламентирована и может быть выполнена плоскосрезанной или закругленной радиусом.
Профиль и основные размеры метрической резьбы нормированы и показаны на рис. 7.1. Утолщенной линией выделен номинальный профиль, общий для гайки и болта.
110