Зубчатые (шлицевые) соединения

Зубчатые соединения образуются при наличии наружных зубьев на валу и внутренних зубьев на ступице. Все размеры зубчатых соединений и допуски на них стандартизованы. По форме профиля зубьев различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Соединения с прямобочными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням зубьев, по наружному или внутреннему диаметрам вала.

Стандартом предусмотрено три серии соединений (лёгкая, средняя и тяжёлая), которые отличаются высотой и количеством зубьев.

При выборе способа центрирования руководствуются следующим.

Центрирование по диаметрам D или d обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням. Центрирование по боковым граням обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Поэтому его применяют при тяжёлых условиях работы.

Диаметр центрирования D или d выбирают исходя из технологических условий. Если твёрдость материала втулки позволяет обработку протяжкой (НВ350), то рекомендуют центрирование по наружному диаметру D. При этом центрирующие поверхности вала шлифуют. При высокой твёрдости втулки рекомендуют центрирование по внутреннему диаметру d. В этом случае центрирующие поверхности вала и втулки шлифуют.

Соединения с эвольвентными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням или наружному диаметру вала.

Соединения с треугольными зубьями не стандартизованы, их применяют при тонкостенных втулках.

Зубчатые соединения в сравнении со шпоночными обладают рядом преимуществ:

 детали лучше центрируются на валу и имеют лучшее направление при осевом перемещении;

 прочность соединения выше, в особенности при динамических нагрузках.

Основным критерием работоспособности и расчёта зубчатых соединений является сопротивление рабочих поверхностей зубьев смятию.

При проектировании зубчатого соединения вначале, предварительно определив диаметр вала, выбирают по стандарту соответствующее зубчатое соединение (вид соединения, z - количество зубьев, h - рабочая высота зубьев, D и d - диаметры соединения). Задаются рабочей длиной l соединения и проверяют на смятие по формуле:

.

Здесь полагают, что нагрузка равномерно распределена между зубьями и по длине зубьев.

.

Соединения деталей посадкой с натягом (прессовые соединения)

Соединения двух деталей по цилиндрической поверхности можно осуществлять непосредственно без применения болтов, шпонок, штифтов. Для этого достаточно при изготовлении деталей обеспечить натяг посадки, а при сборке запрессовать одну деталь в другую.

Натягом  называют отрицательную разность диаметров отверстия и вала:  = А – В, А  В.

После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр посадочных поверхностей становится общим: d. при этом на поверхности посадки возникает удельное давление Р и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки. В инженерной практике такое соединение называют прессовым.

Нагрузочная способность прессового соединения прежде всего зависит от натяга, значение которого устанавливают в соответствие с нагрузкой.

Сборку прессового соединения выполняют одним из трёх способов: прессование, нагревом втулки, охлаждением вала.

Прессовое соединение относят к группе неразъёмных. Разборка соединения затруднена, связана с применением специальных приспособлений и сопровождается повреждением посадочных поверхностей.

Основное положительное свойство прессового соединения – его простота и технологичность. Это обеспечивает сравнительно низкую стоимость соединения и возможность применять его в массовом производстве.

С помощью прессовых посадок с валом соединяют зубчатые колёса, шкивы, муфты, подшипники. На практике часто применяют комбинацию прессового соединения со шпоночным.