Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночные, у которого шпонки (зубья) выполнены за одно целое с валом и входят в соответствующие пазы (шлицы), выполненные в ступице детали (рисунок 9.6). На валу зубья фрезеруют или нарезают, а пазы в ступице детали получают методом протяжки.
Рисунок 9.6 – Шлицевое (зубчатое) соединение: 1 – вал; 2 – ступица детали
Преимущества:
1. Более высокая нагрузочная способность.
2. Высокая надежность при передаче динамических и реверсивных нагрузок.
3. Лучшее центрирование соединяемых деталей.
4. Уменьшается число соединяемых деталей и длина ступицы.
5. В меньшей степени ослабляется сечение вала (вал можно считать гладким по внутреннему диаметру).
Недостатки:
Более сложная технология изготовления и соответственно, более высокая стоимость изготовления.
Классификация:
1. По характеру соединения различают подвижные и неподвижные шлицевые соединения.
2. По форме зуба различают прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения.
3. По способу центрирования относительно вала различаю центрирование по боковым поверхностям, внутреннему и наружному диаметру.
Центрирование по боковым поверхностям обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между зубьями, что повышает нагрузочную способность соединения. Центрирование по d и D обеспечивает высокую соосность соединения. При этом более предпочтительно центрирование по D (при НВ ступицы ≤ 350). При высокой твердости материала ступицы ведут центрирование по d.
Параметры прямобочных шлицевых соединений стандартизованы (ГОСТ 1139 - 80). Обозначение соединения: z × d × D, где z – число зубьев. Различают соединения легкой, средней и тяжелой серии, которые отличаются высотой зубьев и их числом.
В настоящее время в машиностроении чаще используют (~ 80 %) прямобочные соединения. Перспективными являются эвольвентные (ГОСТ 6033 - 80). Треугольные встречаются редко.
К основным видам отказов шлицевых соединений относят износ и смятие рабочих поверхностей. Упрощенный расчет шлицевых соединений проводят по критерию смятия
(9.10)
где - средний диаметр; - высота зуба (f – высота фаски); z – число зубьев; l – длина ступицы; КН – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (0,7 ÷ 0,8).
Для эвольвентного профиля h = 0,8m; dcp = D – 1,1m, где m – модуль.