3.2. Обозначение предельных отклонений и посадок на чертежах

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными (буквенными) обозначениями нолей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений (рис. 3.3, а –в).

Посадки и предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в собранном виде, указывают дробью: в числителе – буквенное обозначение или числовое значение предельного отклонения отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках его числового значения, в знаменателе – аналогичное обозначение поля допуска вала (рис. 3.3, г, д). Иногда для обозначения посадки указывают предельные отклонения только одной из сопрягаемых деталей (рис. 3.3, е).

В условных обозначениях: полей допусков обязательно указывать числовые значения предельных отклонений в следующих случаях: для размеров, не включенных в ряды нормальных линейных размеров, например, 41,5. Н7 ^(+0.25); при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены ГОСТ 25347 –82, например, для пластмассовой детали (рис. 6.3, ж) с предельными отклонениями по ГОСТ 25349 –82 (СТ СЭВ 179 –75).

Рис. 3.3. Примеры обозначения полей допусков и посадок: на чертежах

Предельные отклонения следует назначать для всех размеров, проставленных на рабочих чертежах, включая несопрягаемые ir неответственные размеры. Если предельные отклонения для размера не назначены, возможны лишние затраты (когда стремятся получить этот размер более точным, чем нужно) или увеличение массы детали и перерасход, металла когда допускают грубые отклонения от номинального размера).

Для поверхности, состоящей из участков с одинаковым номинальным размером, но разными предельными отклонениями наносят границу между этими участками тонкой сплошной линией и номи­нальный размер с соответствующими предельными отклонениями указывают для каждого участка отдельно.

Точность гладких элементов металлических деталей, если для них. отклонении не указывают непосредственно после номинальных размеров,, а оговаривают общей записью, нормируют либо квалитетами (от 11 до 13 для размеров, менее 1 мм и от 12 до 17 для размеров от 1 до 1000 мм), обозначаемыми IT, либо классами точности (точ­ный, средний, грубый и очень грубый), установленными ГОСТ 25670 –83 (СТ СЭВ 302 –76). Допуски по классам точности обозначают t₁ t₂ t₃ и t₄ – соответственно для классов точности «точный», «средний», «грубый» и «очень грубый».

Неуказанные предельные отклонения для, размеров валов и отверстий допускается назначать как односторонними, так и сим­метричными; для размеров элементов, не относящихся к отверстиям и валам, назначают только симметричные отклонения. Односторонние предельные отклонения можно назначить как по квалитетам +IT или - IT), так и по классам точности (+t и ли -t), симметрич­ные предельные отклонения рекомендуется назначать по классам точности (±t/2), но допускается и по квалитетам (±IТ/2). Квалитету 12 соответствует класс точности «точный», квалитету 14 – «сред­ний», квалитету 16 - «грубый», квалитету 17 - «очень грубый», числовые значения неуказанных предельных отклонений приведены в ГОСТ 25670 –83. Для размеров металлических деталей, обра­ботанных резанием, неуказанные предельные отклонения предпочти­тельно назначать по квалитету 14 или классу точности «средний». Неуказанные предельные отклонения углов, радиусов закругления и фасок назначают по ГОСТ 25670 –83 в зависимости, от квалитета или класса точности неуказанных предельных отклонений линейных размеров.

3.3. Расчёт и выбор посадок

Расчет и выбор посадок с зазором в подшипниках скольжения. Наиболее распространенным типом ответственных подвижных соединений являются подшипники скольжения, работающие со смазочным материалом. Для обеспечения наибольшей долговеч­ности необходимо, чтобы при работе в установившемся режиме износ подшипников был минимальным. Это достигается при жидкостной смазке, когда поверхности цапфы и вкладыша подшипника полностью разделены слоем смазочного материала. Наибольшее распространение имеют гидродинамические подшипники, в которых смазочный материал увлекается вращающейся цапфой в постепенно сужаю­щийся (клиновой) зазор между цапфой и вкладышем подшипника, в результате чего возникает гидродинамическое давление, превы­шающее нагрузку на опору и стремящееся расклинить поверхности цапфы и вкладыша. При этом вал отделяется от поверхности вкла­дыша и смещается по направлению вращения. Когда вал находится (штриховая линия на рис. 6.4) в состоянии покоя, зазор S = D – d. При определенной частоте вращения вала (остальные- факторы постоянны) создается равновесие гидродинамического давления и сил, действующих на опору. Положение вала в состоянии равновесия определяется абсолютным е и относительным % = 2e/S эксцентри­ситетами. Поверхности цапфы и вкладыша подшипника при этом разделены переменным зазором, равным Н_тЫ в месте их наибольшего сближения и h_max – S – h_mln на диаметрально противополож­ой стороне. Наименьшая толщина масляного слоя h_mln связана с относительным эксцентриситетом % зависимостью

h_min = 0.5S - е = 0,55S (1 -χ). (3.2)

Для обеспечения жидкостной смазки необходимо, чтобы микро­неровности цапфы и вкладыша подшипника не зацеплялись, т. е. чтобы масляный слой не имел разрывов. Это возможно при толщине масляного слоя в самом узком месте

h_min ≥ h_{ж. с} ≥ R_z1. + Rz₂ + ∆_ф +∆_р +∆_{изг +}∆_Д (3.3)

Рис. 3.4. Схема положения цапфы вала в состоянии

покоя и при установившемся режиме работы подшипника

Рис. 3.5. Зависимость наименьшей толщины масляного слоя h_min от диаметрального зазора S

где h_ж.с – толщина масляного слоя, при котором обеспечивается жидкостная смазка (иногда толщину h_ж.с называют критической и обозначают h_кр); Rz₁, Rz₂ – высота неровностей вкладыша под­шипника и цапфы вала; ∆_ф, ∆_р – поправки, учитывающие влия­ние погрешностей формы и расположения цапфы и вкладыша; ∆_изг – поправка, учитывающая влияние изгиба вала и других деформаций деталей подшипникового узла; ∆_д – добавка, учитывающая откло­нения нагрузки, скорости, температуры от расчетных, а также ме­ханические включения в масло и другие неучтенные факторы.

Методы определения величин, входящих в формулу (3.3), приве­дены в специальной литературе. Для упрощения расчета можно принять зависимость

h_min ≥ h_ж.с ≥k_ж.с (R_z1. + Rz₂ + ∆_Д), (3.4)

где k_ж.с – коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k_ж.с≥2).

Кроме того, подшипник должен иметь необходимую несущую способность. Согласно гидродинамической теории смазки, несущая способность смазочного слоя в подшипнике (при его неразрывности) определяется уравнением:

R ≈ (μω/ψ² ) ldC_R, (3 .5)

где R – радиальная сила, Н; μ – динамическая вязкость смазоч­ного масла, Па-с; ω – угловая скорость цапфы, равная πn, рад/с; l – длина подшипника, м; d – диаметр цапфы, м;

ψ – относитель­ный зазор (ψ = S/d); C_R – безразмерный коэффициент нагруженности подшипника, зависящий от χ и l/d..

Следовательно, несущая способность подшипника при постоян­ной рабочей температуре увеличивается с увеличением вязкости масла, частоты вращения вала и размеров подшипника и уменьше­нием относительного зазора.

Следует указать, что несущая способность масляного клина, создаваемого при вращении элементов пары, значительно уменьшается при наличии погрешностей расположения цапфы и вкладыша подшипника.

Примерные области применения некоторых рекомендуемых посадок.

Из всех подвижных посадок наиболее распространены Н7/Т7 (предпочтительная), H8/f8 и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 6, 8 и 9. Например, посадку Н7Л7 применяют в подшипниках скольжения малых и средних по мощности электродвигателей, Поршневых компрессорах, в коробках скоростей станков, центробежных насосах, в двигателях внутреннего сгорания и других машинах.

Посадки Н7/е8, Н8/е8 (предпочтительные), Н7/е7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9, обеспечивают легкоподвижное соединение при жидкостной смазке. Их применяют для быстровращающихся валов больших машин. Например, первые две посадки применяют для валов турбогенераторов и электромоторов, работающих с большими нагрузками. Посадку Н9/е9 применяют для крупных подшипников в тяжелом машиностроении, свободно вращающихся на валах зубчатых колее и других деталей, включаемых муфтами сцепления, для центрирования крышек цилиндров, В целях увеличения надежности машин эту посадку следует заменять аналогичной посадкой Н8/е8.

Посадки H8/d9, H9/d9 (предпочтительные) и подобные им посадки» образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11, применяют сравнительно редко. Например, посадку H7/d8 применяют при большой частоте вращения и относительно малом давлении в крупных подшипниках, а также в сопряжении поршень – цилиндр в компрессорах, посадку H9/d9 – при невысокой точности меха­низмов.

Посадки Н7/с8 и Н8/с9 характеризуются значительными гарантированными зазорами, используют для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти посадки назначают для подшипников скольжения (с различными температурными коэффициентами линейного расширения вала и втулки), работающих при повышенных температурах (в паровых турбинах, двигателях, турбокомпрессорах, турбовозах и других машинах, в которых при работе зазоры значительно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш подшипника).

Расчетный зазор в посадке, определенный при нормальной тем­пературе, должен быть увеличен на ∆_t для компенсации температурной деформации деталей соединения при работе механизма:

(3.6)

∆_{t =} b (α₁∆_t1 – α₂∆_t2) D

где b = 0,7 ... 1 – коэффициент, учитывающий влияние конструкции подшипника и условия охлаждения на зазор; α₁ и – температурные коэффициенты линейного расширения материала вала и вкладыша подшипника; ∆_t1, ∆_t2 – разности между действительной (рабочей) температурой вала и вкладыша и нормальной температурой (20 °С); D – номинальный диаметр соединения, мм.

Посадку Н6/h5 назначают при высоких требованиях к точности центрирования (например, пиноли в корпусе задней бабки токарного станка, измерительных зубчатых колес на шпинделях зубоизмерительных приборов), посадку H7/h6 (предпочтительную) – при ме­нее жестких требованиях к точности центрирования (например, сменных зубчатых колес в станках, корпусов под подшипники ка­чения в станках, автомобилях и других машинах, поршня в ци­линдре пневматических инструментов, сменных втулок кондукторов и т. п.). Посадку H8/h7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, когда можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности.

ЕСДП допускает применение посадок Н/н, образованных из полей допусков квалитетов 9 –12 для соединений при низких тре­бованиях к точности центрирования (например, для посадки шки­вов, зубчатых колес, муфт и других деталей на вал j: креплением шпонкой при передаче вращательного движения, при невысоких требованиях к точности механизма в целом и небольших нагрузках).

Посадки H5/g4; H6/g5 и H7/g6 (последняя предпочтительная) имеют наименьший гарантированный зазор из всех посадок с зазором. Их применяют для точных подвижных соединений, требующих гарантированного, но небольшого зазора для обеспечения точного центрирования (например, золотника в пневматической сверлильной машине, шпинделя в опорах делительной головки, в плунжерных парах и т.д.

Из всех подвижных посадок наиболее распространены Н7/Т7 (предпочтительная), H8/f8 и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 6, 8 и 9. Например, посадку Н7/f7 применяют в подшипниках скольжения малых и средних по мощ­ности электродвигателей, Поршневых компрессорах, в коробках скоростей станков, центробежных насосах, в двигателях внутрен­него сгорания и других машинах.

Посадки Н7/е8, Н8/е8 (предпочтительные), Н7/е7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9, обеспечивают легкоподвижное соединение при жидкостной смазке. Их применяют для быстровращающихся валов больших машин. Например, первые две посадки применяют для валов турбогенера­торов и электромоторов, работающих с большими нагрузками. По­садку Н9/е9 применяют для крупных подшипников в тяжелом ма­шиностроении, свободно вращающихся на валах зубчатых колее и других деталей, включаемых муфтами сцепления, для центриро­вания крышек цилиндров, В целях увеличения надежности машин эту посадку следует заменять аналогичной посадкой Н8/е8.

Посадки H8/d9, H9/d9 (предпочтительные) и подобные им посадки» образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11, применяют сравнительно редко. Например, посадку H7/d8 применяют при большой частоте вращения и относительно малом давлении в круп­ных подшипниках, а также в сопряжении поршень – цилиндр в компрессорах, посадку H9/d9 – при невысокой точности меха­низмов.

Посадки Н7/с8 и Н8/с9 характеризуются значительными гаран­тированными зазорами, используют для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти по­садки назначают для подшипников скольжения (с различными тем­пературными коэффициентами линейного расширения вала и втулки), работающих при повышенных температурах (в паровых турбинах, двигателях, турбокомпрессорах, турбовозах и других машинах, в которых при работе зазоры значительно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш под­шипника).