Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нормирование точности и технические измерения. Выбор посадок с натягом и переходных для гладких соединений. Учебно-методическое пособие
.pdf
3. Диапазон посадки с натягом
Т NN
max minN
= 0,050 – 0,009 =
= 0,041 мм. Так как диапазон посадки характеризует точность посадки, то это можно проверить по формуле
TTT
NDd
= 0,025 + 0,016 =
= 0,041 мм, т. е. расчеты выполнены правильно.
Пример 2. Расчет посадки 50 Н7/n6
Определяем предельные размеры отверстия и вала. Для этого из
1.
таблиц ГОСТ 25347–2013 находим предельные отклонения отверстия
и вала: для отверстия 50 Н7 – верхнее предельное отклонение
ЕS = +0,025 мм, нижнее предельное отклонение EI = 0, следовательно,
D
верхний предельный размер
предельный размер
D
будет равен номинальному размеру, т. е.
min
50,000 мм. Для вала
50r6
будет равен 50,025 мм, а нижний
max
верхнее предельное отклонение
es = +0,033 мм, нижнее предельное отклонение ei = +0,017 мм, следо-
d
вательно, верхний предельный размер
нижний предельный размер
d
будет равен 50,017 мм. Для нагляд-
min
будет равен 50,033 мм, а
max
ности на рис. 4 показана схема расположения классов допусков отверстия H7 и вала n6.
Рис. 4. Схема расположения интервалов допусков отверстия и вала
для переходной посадки в системе отверстия
2. Рассчитываем предельные зазоры и натяги. Разность между
D
нижним предельным размером отверстия
11
и верхним предельным
min
размером вала
между верхним предельным размером отверстия
дельным размером вала
d
составит 50,000 – 50,033 = – 0,033 мм, а разность
max
D
и нижним пре-
max
d
будет равна 50,025 – 50,017 = +0,008 мм.
min
Результаты вычислений имеют положительные и отрицательные значения. Это означает, что посадка имеет наибольший зазор 0,008 мм,
наибольший натяг 0,033 мм и является переходной посадкой.
Диапазон переходной посадки определяется по формуле
3.
SN
max max
формуле
= 0,008 + 0,033 = 0,041 мм. Проверяем правильность по
TTT
NDd
= 0,025 + 0,016 = 0,041 мм, что подтверждает
правильность вычислений
6
.
T
()SN
ВЫБОР И НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК
Общие положения
Выбор и назначение посадок влияет как на функциональные и эксплуатационные характеристики машины, так и на технологию изготовления, сборки и контроля, что в конечном итоге отражается и на экономических показателях.
Например, при назначенных завышенных требованиях к размерной
точности потребуются дополнительные технологические операции по
обработке и сборке со всеми вытекающими последствиями. Если требования по точности будут занижены, то у изделия может уменьшиться ресурс работы и надежность. В связи с этим задача правильного выбора и назначения посадок требует технико-экономического обоснования, что способствует обеспечению качества изделия и эффективности
производства. Необходимо отметить, что система посадок базируется
на системе допусков ИСО на линейные размеры, согласно которой
устанавливают допуск на размерный элемент. На функционирование
посадки оказывают влияние гораздо больше параметров, чем только
размеры сопрягаемых деталей и их допуски. К таким факторам можно
6
В рассмотренных примерах такие же результаты можно получить путем
расчета элементов посадки непосредственно через предельные отклонения, не
прибегая к промежуточным расчетам для определения предельных размеров.
12
отнести отклонения формы, ориентации и месторасположения, текстуру поверхности, материал и его термообработку и др. Поэтому пренебрегать ими при выборе посадки нельзя.
Существует три подхода (возможности, способа, метода) выбора
допусков и посадок [1].
Метод прецедентов (метод аналогов). Он заключается в том, что
конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее
сконструированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения сборочной единицы, подобной проектируемой, и назначает такие
же или аналогичные допуски и посадки.
Метод подобия. Дальнейшим развитием метода прецедентов явля-
ется метод подобия. Для выбора допусков и посадок по этому методу
устанавливается аналогия конструктивных признаков и условий эксплуатации проектируемой сборочной единицы с признаками, указанными в справочниках. Использование этого метода стало возможным
после классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочников с примерами и рекомендациями по применению допусков и посадок [2].
Расчетный метод. При этом методе по разработанным методикам
для определенных условий эксплуатаций рассчитываются и назначаются допуски и посадки, которые нередко требуют экспериментального подтверждения. При этом необходимо учитывать помимо функциональных требований к сопрягаемым деталям также и возможности их
изготовления.
Посадка определяет характер соединения, т. е. подвижность или
неподвижность сопрягаемых деталей. В зависимости от свободы их
относительного перемещения или степени сопротивления взаимному
смещению посадки разделяют на три вида:
посадки с зазором;
посадки с натягом;
переходные посадки.
Посадки в системе отверстия и системе вала
Одинаковые по характеру посадки, дающие равноценные элементы
посадок, могут быть назначены конструктором или из системы отвер-
стия (например, H7/g6, H7/k6, H7/r6), или из системы вала (например,
G7/h6, K7/h6, R7/h6).
13
Посадки в системе отверстия – посадки, в которых нижний предельный размер отверстия равен номинальному размеру. Требуемые
зазоры или натяги образуются сочетанием валов, имеющих различные классы допуска, с основными отверстиями, класс допуска которых имеет нулевое основное отклонение.
Посадки в системе вала – посадки, в которых верхний предельный размер вала равен номинальному размеру. Требуемые зазоры или
натяги образуются сочетанием отверстий, имеющих различные классы допуска, с основными валами, класс допуска которых имеет нулевое основное отклонение.
Обе системы находят применение в промышленной практике, но в
разной степени. На рис. 5 в общем виде представлены две системы образования посадок: посадки в системе отверстия (рис. 5, а) и посадки
в системе вала (рис. 5, б). В системе отверстия предусмотрено постоянство интервала допуска отверстия для образования различных по
характеру посадок, т. е. для одного интервала номинальных размеров и
одного номера квалитета основного отверстия числовое значение интервала допусков отверстия будет одинаковым для посадок с зазором, натягом и переходных. В системе вала предусмотрено постоянство интервала допуска вала для образования различных по характеру посадок.
Рис. 5. Системы образования посадок:
а – система отверстия; б – система вала; 1 – деталь с основным отверстием;
2 – интервал допуска отверстия; 3 – интервалы допусков различных валов;
4 – основной вал; 5 – интервал допуска основного вала; 6 – интервалы допусков
различных отверстий;
D и d – номинальный размер
Для общего применения требуется небольшое количество посадок
из всей совокупности возможных. Рекомендуемые посадки общего
14
применения представлены в таблицах 1 и 2. По экономическим соображениям следует выбирать посадки предпочтительного примене-
ния, обозначение которых заключено в рамки.
Выбор системы посадок
Точные отверстия чаще всего обрабатывают дорогостоящими мерными режущими инструментами (зенкерами, развертками, протяжками
и т. д.) и контролируют предельными калибрами. Каждый из них применяют для обработки и контроля отверстия только одного размера с
определенным полем допуска. Валы разных размеров могут обрабатываться одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. В системе
отверстия по ГОСТ 25346–2013 рекомендуется для использования ос-
новных отверстий всего шесть (от Н6 до H11), тогда как классов до-
пусков валов для образования различных по характеру посадок – сорок
пять (табл. 1).
Таблица 1
Рекомендуемые посадки в системе отверстия по ГОСТ 25346-2013
В системе вала (табл. 2) предусмотрено классов допусков основных валов пять (от h5 до h9), а классов допусков отверстий – тридцать
восемь.
Отсюда можно сделать вывод, что в системе отверстия потребуется
меньше номенклатуры режущего инструмента и предельных калибров,
необходимых для обработки и контроля отверстий. Уменьшение номенклатуры позволяет увеличить партии изготовляемых инструментов, применить производительное специализированное оборудование и
тем самым увеличить выпуск инструмента с наименьшими затратами.
15
Таблица 2
Рекомендуемые посадки в системе вала по ГОСТ 25346-2013
В связи с этим преимущественное распространение получила система
отверстия. Посадки в системе вала обычно используют в тех случаях,
когда на одном валу предусмотрено несколько различных по характеру
посадок или когда вал изготавливается из калиброванного прутка, а
также такие посадки применяются в тяжелом машиностроении. Таким
образом, когда нет технической разницы, касающейся выполнения деталями своих функций, для общего применения выбирают систему
отверстия. Выбор системы отверстия позволяет избежать ненужного
количества режущих инструментов (например, протяжек) и калибров,
используемых при изготовлении изделия.
В отдельных случаях для получения соединений с очень большими
зазорами или оптимальными натягами применяют комбинированные
(внесистемные) посадки. Эти посадки образуются сочетанием классов допусков отверстий, взятых из системы вала, и классов допусков
валов, взятых из системы отверстия (например, F8/f7).
16
РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК С НАТЯГОМ
Назначение посадок с натягом
Они предназначены:
для неподвижных неразъемных соединений (как правило, без
дополнительного крепления). Относительная неподвижность деталей
достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей, вследствие деформаций их контактных поверхностей. На
рис. 6 показана посадка с натягом для соединения зубчатого венца и
ступицы, образующих совместно одну неразъемную деталь «червячное
колесо»;
Рис. 6. Червячное колесо в сборе
Для передачи крутящих моментов, например, режущим инстру-
ментам на станках с ЧПУ (сверлам, зенкерам, разверткам и т. д.).
В случае передачи больших крутящих моментов может быть предусмотрено дополнительное крепление.
Посадки с натягом установлены:
в системе отверстия – в 6…8 квалитетах;
в системе вала – в 5…6 квалитетах.
Основные ряды посадок предусмотрены:
в системе отверстия – в седьмом квалитете;
в системе вала – в шестом квалитете.
Далее приведены примерные общие рекомендации использования
посадок с натягом (метод подобия).
17
Посадки с минимальным гарантированным натягом /Нр, /
Р
р
р
применяют при малых нагрузках; в случае, если допустимы случайные
смещения соединенных деталей; для легко деформируемых тонкостенных деталей.
66Н
Посадки
колебания натягов.
Посадки
колес со шпонками; для запрессовки втулок в корпуса и напрессовки
на валы установочных колец.
Посадки с умеренным гарантированным натягом
/Н t
/Rh, /Sh, /Th
,
полнительного крепления и тяжелые нагрузки с дополнительным
креплением.
Посадки средней точности при натягах (0,0002…0,0006) d –
7/ 6Н r
запрессовки втулок подшипников скольжения в корпуса и зубчатые
колеса при тяжелых и ударных нагрузках; для напрессовки зубчатых и
червячных колес на валы при тяжелых условиях работы, а также бронзовых зубчатых венцов на чугунные ступицы.
Посадки с большими гарантированными натягами
(натяги составляют (0,001…0,002) d), воспринимают тяжелые и ударные нагрузки, как правило, без дополнительного крепления.
Наиболее применяемые посадки этой группы
пользуют для напрессовки несъемных полумуфт на концы валов, а
также для зубчатых бронзовых и стальных бандажей на чугунные и
стальные центры; для запрессовки коротких втулок в ступицы свободно вращающихся колес.
Конкретные рекомендации для выбора посадок, в том числе и с
натягом, приведены в справочной литературе.
7/ 6Н s
,
65P
,
используют, если недопустимы значительные
h
76H
76Р
,
применяют для установки на валах зубчатых
h
/Н r
передают нагрузки средней величины без до-
8/ 7Н s
,
7/ 6Н t
,
7/ 6Sh, 7/ 6Th
,
применяют для
/Hu, /Uh
77H
76U
,
u
. Их ис-
h
h
/Н s
,
,
18
Способы сборки деталей,
образующих посадку с натягом
Сборка под прессом за счет его осевого усилия при 20 °СТ , так
называемая продольная запрессовка. Такая сборка используется для
толстостенных деталей при небольших натягах N (
0,001Nd
), где d –
номинальный размер соединения.
Термический способ (поперечная запрессовка). Этот способ может
быть реализован с предварительным разогревом охватывающей детали
(отверстия) или охлаждением вала, а также их комбинацией. Термический способ нашел широкое распространение для зажима режущих
инструментов в оправке для станков с ЧПУ.
Сборка способом термических деформаций может применяться как
при относительно больших, так при малых натягах и дает более высокое качество, чем при продольной запрессовке.
Расчетный метод выбора посадок с натягом
В процессе эксплуатации соединения с гарантированным натягом
без дополнительного крепления могут испытывать воздействие осевых
(сдвигающих) и радиальных сил, крутящего момента или их совокупности. Противодействовать им должны напряжения, возникающие за
счет сил трения на контактирующих поверхностях благодаря натягу.
При этом эти напряжения должны обеспечивать:
неподвижность (прочность) соединения в условиях минимально
допустимого напряжения;
прочность отдельно взятых деталей, входящих в это соединение
(втулка или ступица могут лопнуть, а тонкостенный вал смяться).
Для обеспечения этих двух условий существуют разные подходы
расчета и назначения.
При первом подходе:
определяется допустимое контактное давление на поверхности
соединения и затем – наибольший допустимый натяг;
рассчитывается наименьший натяг, за счет которого возможна
передача внешней нагрузки;
выбирается стандартная посадка с гарантированным натягом при
соблюдении следующих соотношений:
ГОСТ расч
max max
,NN
NN
19
ГОСТ
min
расч
min
.
При втором подходе:
определяется наименьший расчетный натяг, обеспечивающий
прочность соединения;
по наименьшему натягу выбирается стандартная посадка;
по наибольшему стандартному натягу проверяется прочность де-
талей, составляющих это соединение.
Оба этих подхода используют выводы задачи Ламе по определению напряжений и перемещений в толстостенных полых цилиндрах,
рассматриваемых в курсе «Сопротивления материалов»
7
.
Рассмотрим более подробно методику расчета и выбора посадки с
натягом (второй подход).
а б
Рис. 7. Схема для расчета и выбора посадки с натягом:
а – момент запрессовки вала во втулке; б – эпюры распределения напряжений
Исходными данными для расчета являются: гладкое цилиндрическое соединение (вал – отверстие), внешние нагрузки (передаваемый
7
Другие подходы расчета посадок с натягом основываются на нахожде-
нии усилий запрессовки и распрессовки.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]