Способ сборки подвижного шлицевого соединения

Сборка шлицевых соединений

Шлицевые соединения бывают подвижные (легкоразъемные, тугоразъемные) и неподвижные. Подвижные соединения собирают вручную, неподвижные—с помощью специальных приспособлений и прессов. После сборки в неподвижных соединениях проверяют биение валов, а в подвижных—наличие люфтов и способность передвижения по длине.

В зависимости от посадки центрирующих поверхностей шлицевые соединениябывают

При сборке подвижных и легкоразъемных шлицевых соединений охватывающие детали устанавливают на охватываемые используя небольшие силы. Т.к. в них имеются зазоры то их проверяют покачиванием. В правильно собранном соединении покачивание недопустимо.

При тугоразъемных шлицевых соединениях для напрессовки охватывающей детали используют

— специальные приспособления или

— нагрев охватывающей детали до 80…120 град С.

После сборки проверяют биение охватывающей детали.

В конструкции автомобилей применяются как подвижные, так и неподвижные шлицевые соединения прямо- или треугольного профиля. Треугольное шлицевое соединение является неподвижным, детали центрируются боковыми поверхностями шлицев (сошка руля -вал сошки).

Прямоугольное шлицевое соединение центрирует обычно наружная поверхность вала. В этом случае наружная поверхность шлицев вала шлифуется, а в ступице шлицы изготавливаются протягиванием. Подвижные шлицевые соединения собираются вручную. Проверяется подвижность соединения без заеданий, а также отсутствие ощутимого качания деталей. Биение должно быть в допустимых пределах. В противном случае детали соединяются в другом взаиморасположении. Если и это не поможет, придется детали заменить. Неподвижные шлицевые соединения собираются запрессовкой.

Шлицевые соединения, имеющие скользящую, ходовую или легкоходовую посадки, собирают вручную без пригонки. Шлицевые соединения различают по способу центрирования втулки относительно вала.

Существуют три способа центрирования вала:

по боковым сторонам шлицев

по наружному диаметру ;

по внутреннему диаметру.

Когда точность центрирования не имеет большого значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения, применяют центрирование по боковым сторонам шлицев (карданное сочленение в автомобилях).

Когда в механизмах необходимо получить кинематическую точность (станки, автомобили и др.), применяют центрирование по одному из диаметров.

Центрирование по наружному диаметру, как более экономичное, применяют для термически необработанных охватывающих деталей, а также для таких деталей, у которых твердость после термической обработки допускает калибрование протяжкой.

Если твердость охватывающей детали не позволяет выполнять калибрование, то применяют центрирование по внутреннему диаметру.

Неподвижные соединения, имеющие глухую и тугую посадки, собирают в специальных приспособлениях или же с подогревом детали перед напрессовкой.

Подвижные шлицевые соединения после сборки проверяют на качку, неподвижные — на биение.

Сборку шлицевых соединений отличает сложность обеспечения точного бокового или радиального зазора (натяга) и соосности сопрягаемых деталей. Погрешность взаимного расположения осей приводит к наличию не всех, а одного или нескольких шлицев, что вызывает сокращение ресурса соединения. Поэтому при сборке важно обеспечить правильное центрирование охватываемых деталей. В процессе сборки прямозубых шлицевых соединений центрирование выполняют по наружному диаметру выступов охватываемой детали, в соединении с эвольвентными шлицами—по профилям зубьев, при треугольных шлицах—по боковым профилям шлицев.

Сборка зубчатой передачи. Для качественной сборки зубчатой передачи оси шестерен должны быть в одной плоскости на правильном расстоянии, а радиальное и торцевое биение шестерен, а также зазор в зацеплении — в допустимых пределах и контактное пятно должно соответствовать требованиям.

Надежность зубчатых соединений зависит от кинематической точности, соответствующего контакта зубьев, плавности зацепления, шумности работы. Эти показатели обеспечиваются точностью геометрических параметров зубчатых колес, расстоянием между осями и их взаимным расположением, размером бокового зазора между зубьями. Правильность зацепления сопрягаемых зубчатых колес проверяют, измеряя боковой зазор между ними и определяя пятно контакта (касание). Боковой зазор замеряют щупом, свинцовой проволокой, пластинкой либо специальным индикаторным приспособлением. Пятно контакта определяют с помощью краски. Значение бокового зазора, а также размер, форма и расположение пятна контакта должны соответствовать требованиям технических условий на сборку и испытания машин.

Источник

Шлицевые соединения и их сборка.

Для соединения ступицы с валом вместо шпонок часто исполь­зуют выступы на валу, входящие в соответствующие пазы в ступи­це. Такие выступы и пазы называют шлицами, а соединение — шлицевым. По сравнению со шпоночными соединениями шлице­вые соединения обладают рядом преимуществ:

• обеспечивают передачу больших крутящих моментов благодаря значительной поверхности контакта соединя­емых деталей и равномерному распределению давления по этой поверхности;
• более точно центрируют ступицу на валу;
• обеспечивают лучшее направление при перемещении ступицы по валу;
• обеспечивают большую прочность вала при одном и том же наружном диаметре.

Типы шлицевых соединений.

В зависимости от профиля зубьев различают шлицевые соединения с прямобочными (рис. 1, а), эвольвентными (рис. 1, б) и треугольными (рис. 1, в) шлицами.

Прямобочные шлицевые соединения получили наиболее ши­рокое распростанение. Соосность вала и втулки (центрирование) в этом соединении осуществляется по наружному и внутреннему диаметрам и по боковым граням. Каждый из этих методов центри­рования имеет свои достоинства и недостатки.

При центрировании по наружному диаметру (рис. 2, а) по­садочными поверхностям являются наружная и боковые поверхности шлицов, по внутреннему диаметру шлицов имеется зазор. Вал по наружному диаметру шлифуется, пазы во втулках протяги­ваются. Применяют этот метод центрирования в тех случаях, ког­да наружная деталь не обрабатывается термически. При центрировании по внутреннему диаметру (рис. 2, б) по­садочные поверхности — внутренняя цилиндрическая и боковые поверхности шлицов, по наружному диаметру шлицов имеется зазор. У вала шлифуется впадина и боковые поверхности шлицов. У охватывающей детали шлифуют внутренний диаметр. Применя­ют для соединений, детали которых подвергаются термической обработке.

При центрировании по боковым граням (рис. 2, в) зазоры имеются по наружному и внутреннему диаметрам шлицов. При­меняют при большом количестве шлицов в тяжело нагруженных соединениях. Центрирование деталей в соединении хуже, чем в предыдущих случаях.

Эвольвентное шлицевое соединение применяют с центриро­ванием по боковым поверхностям шлицов и наружному диаметру. К преимуществам эвольвентного шлицевого соединения по срав­нению с прямобочными соединениями относятся более высокая прочность шлицов и их более простое и дешевое изготовление. Однако, в связи с тем что протяжки для обработки шлицевых от­верстий в ступице дороги, эти соединения имеют ограниченное применение.

Треугольное шлицевое соединение используется для передачи небольших крутящих моментов, его центрируют только по боко­вым поверхностям шлицов.

Входной контроль деталей шлицевого соединения.

Перед сбор­кой детали шлицевого соединения подвергают контролю: прове­ряют визуально детали шлицевого соединения на наличие зади­ров, дробления или заусенцев; определяют соответствие параме­тров шлицов и пазов под них требованиям технических условий, используя инструментальные методы контроля.

Положение шлицов и пазов относительно центрирующего диа­метра (рис. 3, а) проверяют, вводя измерительную ножку инди­катора 2 в контакт с боковой поверхностью шлица вала 1, установ­ленного в центрах (стрелку отсчетного устройства индикатора устанавливают в нулевое положение). Затем вал поворачивают на 180°, а измерительную ножку индикатора приводят в соприкосно­вение с боковой поверхностью шлица, расположенного на противоположной первому шлицу стороне вала. По разности показаний отсчетного устройства индикатора определяют величину смещения оси шлица относительно оси центрирующего диаметра. При этом методе измерения не учитывается отклонение толщины шли­ца, шага и профиля от номинальных значений.

Определить смещение оси шлица относительно центрирующе­го диаметра можно, используя специальное приспособление 4 (рис. 3, б), которое устанавливают опорными поверхностями на боковые поверхности шлицов, а измерительным наконечником 3 на центрирующий диаметр. В процессе измерения вал, закрепленный в центрах, поворачивают и отсчетное устройство индикато­ра 2 показывает величину отклонения проверяемого параметра.

Наиболее точно определить величину смещения оси шлица от­носительно центрирующего диаметра можно по схеме, показан­ной на рис. 3, в. При использовании этой схемы измерения шлицевой вал 1 устанавливают в центрах делительной головки. Индикатор 2 предварительно настраивают на номинальный раз­мер при помощи блока концевых мер длины 5. Затем устанавлива­ют деталь по индикатору так, чтобы боковая поверхность шлица была параллельна плоскости плиты, после этого индикатор пере­носят на другую сторону, а деталь поворачивают на 180°. Полураз­ность показаний будет равна величине смещения оси шлица от­носительно оси вала.

Эксцентричность диаметров шлицевых деталей определяют так, как это показано на схеме, приведенной на рис. 3, г, а шли­цевых отверстий — специальным шаблоном (рис. 3, д).

Сборка шлицевых соединений.

Шлицевые соединения, в кото­рых сопряжение деталей осуществляется посадками с натягом или переходными посадками, собирают с использованием специаль­ных оправок и приспособлений для напрессовки охватывающей детали на вал. Наиболее рациональным при этом является исполь­зование пресса.

Сборка шлицевого соединения ударным методом, т.е. при по­мощи молотка, не допускается, так как может привести к перекосу охватывающей детали на валу вследствие неравномерности нане­сения ударов.

Если посадка охватывающей детали на вал осуществляется со значительными натягами, то рекомендуется эту деталь нагреть до температуры 80… 120 °C (например, в масляной ванне).

После установки охватывающей детали на валу рекомендуется проверить ее осевое и радиальное биение. С этой целью вал с охватывающей деталью закрепляют в центрах, а величину биения определяют при помощи индикатора часового типа, установленно­го на стойке.

Подвижные шлицевые соединения проверяют на легкость пе­ремещения охватывающей детали относительно вала и наличие качки этой детали на валу. Если соединение собрано правильно, то охватывающая деталь перемещается вдоль вала легко, плавно, без заедания.

Источник

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.

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.

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.

По уравнению эллипса

где Н — высота шлицев.

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,

где H₁ — высота 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).

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

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

0,3 высоты шлица.

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

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.

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.

Источник