2.3. Посадки в системах отверстия и вала

Посадки в системе отверстия – это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных допусков валов с полем допуска основного отверстия, обозначенного буквой Н (рис. 8а).

Посадки в системе вала – это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных допусков отверстий с полем допуска основного вала, обозначенного буквой h(рис. 8 б).

С точки зрения эксплуатационных характеристик, полученные в различных системах сопряжения, они равноценны, поскольку характер одноименных посадок и величины зазоров и натягов остаются неизменными.

Выбор системы отверстия или вала определяется в каждом конкретном случае необходимостью обеспечения максимальной экономичности производства отдельных сопряжений и машин в целом, конструктивными особенностями того или иного сопряжения или технологическими особенностями его изготовления.

Рис. 8. Примеры расположения полей допусков для посадок:

а – в системе отверстия: б – в системе вала

Преимущество системы отверстия перед системой вала обусловлено большим распространением мерного режущего инструмента, применяемого при обработке отверстий малого и среднего диапазонов размеров. Мерный режущий инструмент (сверла, развертки, зенкера, протяжки) данного типоразмера позволяет обработать отверстия только с определенными предельными размерами. Изменение не только номинального, но и предельных размеров обрабатываемого отверстия, требует применения нового режущего инструмента.

Например, в соединении отверстий с валами нужно обеспечить три посадки: с зазором, переходную и с натягом. В случае применения системы отверстия нужно обработать одно отверстие с заданной точностью, применив, например, последовательно сверление (сверло одного типоразмера), зенкерование (зенкер одного типоразмера), предварительное развертывание (развертка первого типоразмера) и окончательное развертывание (развертка второго типоразмера). Для обработки же трех валов имеющих различные предельные размеры потребуется точение (резец одного типоразмера) и шлифование (шлифовальный круг одного типоразмера), так как типоразмер этих инструментов не зависит от предельных размеров обрабатываемых валов. Всего для получения трех посадок потребуется 6 типоразмеров режущего инструмента.

Для получения тех же трех сопряжений в системе вала каждое из трех отверстий должно обрабатываться своим сверлом, зенкером, своей предварительной и своей чистовой разверткой (12 инструментов). Валы, имеющие одинаковые предельные размеры, так же, как и в предыдущем случае могут быть обработаны одним и тем же резцом и одним и тем же шлифовальным кругом (2 инструмента). Таким образом, для получения тех же посадок в системе вала потребуется обработка режущими инструментами 14 типоразмеров вместо 6.

Учитывая, что на одном предприятии может изготавливаться большое количество посадок в каждом из применяемых номинальных размеров, то применение системы отверстия, позволит сократить номенклатуру мерного режущего инструмента на этом предприятии на десятки и даже сотни типоразмеров.

Система отверстия находит наибольшее распространение в промышленности по сравнению с системой вала, потому что широкое применение системы отверстия обеспечивает снижение затрат на производство большинства машин общего машиностроения.

Экономический эффект, полученный предприятием при применении системы отверстия, будет обусловлен ускорением оборачиваемости оборотных средств (меньший запас инструмента может иметь предприятие в каждый данный момент производства). Кроме того, при сокращении номенклатуры инструмента сокращаются складские помещения и затраты на хранение режущего инструмента.

В случае использования при обработке отверстий немерного режущего инструмента (например, для нашего случая - растачивания резцом и внутреннего шлифования) использование любой из систем экономически равнозначно. Однако, поскольку конструктор в большинстве случаев не знает будущей технологии изготовления той или иной детали, он должен назначать в сопряжении систему отверстия, которая при применении мерного режущего инструмента обеспечит более экономичное производство данного сопряжения и машин в целом.

Случаи применения системы вала:

1) При использовании в производстве катанных заготовок повышенной точности экономия на сокращении механической обработки вала значительно превышает эффект от сокращения номенклатуры режущего инструмента.В этом случае для получения различных посадок заданного номинального размера используются одинаковые валы, полученные холодной обработкой давлением и не требующие механической обработки. Обрабатываются только отверстия, имеющие в системе вала различные предельные размеры. Применение системы вала в данном случае обусловлено тем, что при обработке давлением стремятся сократить номенклатуру типоразмеров получаемых валов и для данного номинального размера изготовляют только валы в системе вала.

2) Конструкторские или технологические требования, предъявляемые к некоторым узлам, обуславливают использование системы вала. Чаще всего это узлы, где на одном гладком валу требуется осуществить ряд различных посадок.

Например, соединение, имеющее подвижную посадку валика с тягой и неподвижную посадку с поршнем (рис. 9) целесообразно выполнить в системе вала, а не в системе отверстия.

Рис. 9. Посадка поршневого пальца в системе вала

Это обусловлено тем, что изготовить валик с большими предельными размерами по краям и меньшим предельным размером посередине (при минимальном перепаде размеров) более трудно, чем изготовить гладкий валик с заданными предельными размерами в системе вала. Кроме того, при сборке данного узла, изготовленного в системе отверстия установка валика невозможна без повреждения отверстия в вилке, через которое при сборке необходимо протолкнуть вал большего, чем само отверстие диаметра. Применение системы вала устраняет эти недостатки, как при изготовлении вала так и при сборке всего узла. Валик с постоянным допуском Td по длине изготовить несложно и его сборка с вилкой и тягой не вызовет осложнений.