3.13.2. Допуски и посадки конических соединений

Широкое распространение конических соединений вызвано рядом их ценных свойств: самоцентрируемость, возможность легкого регулирования зазора и натяга с помощью изменения осевого расположения деталей, способность конической пары к быстрой разборке и сборке, герметичность и т.д.

Коническое соединение - соединение наружного и внутреннего конусов, имеющих одинаковые номинальные углы конусов, которые характеризуются большим диаметром D, малым диаметром d, длиной L конического соединения и базорасстоянием соединения z_p (расстояние между принятыми базами конусов).

Базорасстояние соединения z_p определяет относительное осевое расположение конических деталей.

Для конусов различают следующие виды допусков:

• T_D - допуск диаметра конуса в любом сечении; он равен разности предельных диаметров конуса в одном и том же поперечном сечении (рис.70);

• T_Ds - допуск диаметра конуса в заданном сечении;

• AT - допуск угла конуса;

• T_FR - допуск круглости конуса (допуск формы конуса);

• T_FL - допуск прямолинейности образующей (допуск формы).

Допуски конусов нормируют двумя способами.

Первый способ заключается в совместном нормировании всех видов допусков, т.е. допуском T_D диаметра конуса в любом сечении. Допуск T_D определяет поле допуска конуса, ограниченное двумя предельными конусами, между которыми должны находиться все точки реальной поверхности конуса. Он ограничивает не только отклонения диаметра, но и отклонения угла и формы конуса, если эти отклонения не ограничены меньшими допусками (рис. 70).

Второй способ представляет собой раздельное нормирование каждого вида допуска: допуска T_Ds диаметра конуса в заданном сечении, допуска AT угла конуса, допуска T_FR круглости и допуска T_FL прямолинейности образующей конуса.

Допуски AT угла конуса и допуски формы конуса T_FR и T_FL назначают в том случае, если отклонения угла конуса ограничены более узкими пределами, чем это возможно при более полном использовании допуска T_D.

Рис. 70. Поле допуска диаметра конуса в любом сечении

Допуски T_D и T_Ds должны соответствовать ГОСТ 25346 и ГОСТ 25347 (по квалитетам с 01 по 18). Допуски AT должны соответствовать ГОСТ 8908, а допуск круглости T_FR и прямолинейности образующей T_FL - ГОСТ24643. При выбранном квалитете допуски T_D и T_FR назначают по номинальному диаметру большого основания конуса, а допуски T_Ds и T_FL - соответственно по номинальному диаметру в заданном сечении и длине конуса L .

Полем допуска конуса называется область в пространстве, внутри которой должны находиться все точки реальной поверхности конуса (рис. 70).

ГОСТ 25307 устанавливает следующие основные отклонения: для наружных конусов – d, e, f, g,h, j_s, k, m, n, p, r, s, t, u, x, z; для внутренних конусов - H, J_s, N . Перечисленные основные отклонения образуют поля допусков в сочетании с допусками 4 –12 квалитетов. Основные отклонения h, j_s, H, J_s образуют поля допусков в сочетании с допусками всех квалитетов, установленных ГОСТ 25346.

Рекомендуется в посадках сочетать поля допусков одного квалитета. Допускается в обоснованных случаях повышать точность наружного конуса, но не более чем на два квалитета.

Различают следующие виды конических соединений:

• неподвижные (с натягом) предназначены для исключения взаимного перемещения деталей или для передачи крутящего момента. Натяг обеспечивается затяжкой или запрессовкой наружного конуса во внутренний. Такие посадки используются в соединениях конусов валов станков и электрических машин, в соединениях валопроводов судов, в соединениях фланцевых муфт с полыми и сплошными валами, конических штифтов с головками, уплотнительные пробки;

• плотные соединения (переходные) с возможностью скольжения применяются для обеспечения газо, -водо, -и маслонепроницаемости по сопрягаемым поверхностям, т.е. для герметизации соединения путем притирки поверхностей. Плотные соединения применяют в пробковых кранах трубопроводной арматуры, в двигателях для посадки клапан в седло и т.д;

• подвижные соединения (с зазором) применяются для обеспечения относительного вращения или зазора между этими парами. Они обладают достоинствами точного центрирования и компенсации износа рабочих поверхностей перемещением деталей вдоль оси. Такие посадки используются в точных приборах, конических подшипниках станков, дозирующих, регулирующих устройствах и т.п.

Коническое соединение характеризуется конической посадкой и базорасстоянием соединения.

Конические посадки подразделяются на четыре типа в зависимости от способа фиксации взаимного осевого положения наружного и внутреннего конусов:

первый тип - посадки с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых конусов (рис. 71, а); при этом могут быть получены посадки любого характера;

второй тип - посадки с фиксацией по заданному осевому расстоянию z_pf между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов (рис. 71, б); при этом могут быть получены посадки любого характера;

третий тип - посадки с фиксацией по заданному осевому смещению E_a сопрягаемых конусов от их начального положения, за которое принимается положение в момент фактического соприкосновения данной пары конусов (рис. 71, в). Осевые отклонения конусов отсчитывают от основной плоскости. Они положительны, если направлены от вершины конуса, и отрицательны, если направлены к вершине конуса. При смещении в осевом направлении внутреннего конуса влево получают посадки с зазором, а при смещении вправо – посадки с натягом.

четвертый тип - посадки с фиксацией по заданному усилию запрессовки F_s , прилагаемому в начальном положении конусов (рис. 71, г). При этом способе могут быть получены только посадки с натягом. Чем больше усилие запрессовки F_s , тем больше натяг в соединении.

а) б)

в) г)

Рис. 71. Посадки конусов с фиксацией: а - путем совмещения конструктивных элементов конусов; б – по заданному осевому расстоянию z_pf между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов; в – по заданному осевому смещению E_a сопрягаемых конусов от их начального положения; г – по заданному усилию запрессовки F_S

В посадках двух первых типов (выполненных путем совмещения конструкторских элементов или по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов) допуски конусов предпочтительно нормировать первым способом (совместным).

В посадках третьего и четвертого типа (выполненных по заданному осевому смещению сопрягаемых конусов или по заданному усилию запрессовки), допуски конусов предпочтительно нормировать вторым способом (раздельным). Этим же способом предпочтительно нормировать допуски несопрягаемых конусов.

Контроль углов и конусов

Контроль и измерение углов и конусов осуществляют с помощью специальных калибров-пробок, калибров-втулок и средств измерения угловых размеров, из которых наибольшее применение имеют угловые меры и поверочные угольники, угломеры оптические и с нониусом, уровни и синусные линейки.

Калибры для конусов снабжены двумя рисками, между которыми должны находиться торцы контролируемых конусов.

Угловые меры применяют для передачи размера единицы плоского угла, в соответствии с поверочной схемой, от эталона к рабочим мерам, а также для непосредственного измерения углов изделий.

Поверочные угольники служат для проверки взаимной перпендикулярности плоскостей изделий и установки изделий при монтажных работах.

Для косвенного измерения углов и конусов часто используют синусную линейку, обеспечивающую измерение углов с погрешностью от 3' до 50". Измеряемый угол α находят из соотношения:

sin α = h /L,

где h - размер блока концевых мер длины, устанавливаемых под ролик синусной линейки; L - расстояние между осями роликов синусной линейки.

Размер блока концевых мер подбирают таким образом, чтобы достигалось равенство показаний индикаторного прибора при его первом и втором положениях.

Косвенное измерение конусов выполняется также с помощью роликов (шариков), концевых мер длины.

Измерение угловых размеров мелких деталей выполняется на инструментальных и универсальных микроскопах

Тема изложена в соответствии с источниками [7, 8] и нормативной документацией:

ГОСТ 8.417- 2002. ГСИ. Единицы величин.

ГОСТ 8908 – 81. ОНВ. Нормальные углы и допуски углов.