5.1.4. Системы образования посадок

При использовании различных полей допусков валов и отверстий при их соединении может быть получено большое число посадок. В ЕСДП предусмотрены две системы образования посадок: в системе отверстия и в системе вала.

Посадки в системе отверстия — это посадки, в которых различ-

ные зазоры и натяги в соединении получаются соединением валов различных размеров с основным отверстием. Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (рис. 5.4, а, б). Например, обозначение посадки в системе отверстия 01О//6/.у6, где Н6 — поле допуска основного отверстия, Н = 0 — основное отклонение основного отверстия.

б

Рис. 5.4. Расположение полей допусков отверстий и валов в системе отверстия (а); поля допусков валов для посадок (б):

1 — с зазором, 2 — переходных, 3 — с натягом

155

Посадки в системе вала — это посадки, в которых различные зазоры и натяги в соединении получаются соединением отверстий различных размеров с основным валом. Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю (рис. 5.5, а, б). Например, обозначение посадки в системе вала 0lQFllh6, где кв — поле допуска основного вала, h = 0 — основное отклонение основного вала.

В приложении к стандарту ГОСТ 25347-82 приведены рекомендуемые посадки в системе отверстия и в системе вала. В стандарте отмечается, что применение системы отверстия является предпочтительным, так как изменить размер вала проще, используя резец или шлифовальный круг. Точные же отверстия небольших размеров обрабатываются дорогостоящим мерным инструментом (сверла, зенкеры, развертки, протяжки). Поэтому при широком применении системы вала необходимость в этом инструменте многократно возрастает.

Рис. 5.5. Расположение полей допусков отверстий и валов в системе вала (а); поля допусков отверстий в системе вала для посадок (б):

1 — с зазорами; 2 — переходных; 3 — с натягами

Посадки, образованные сочетанием полей допусков отверстия и

156

вала, когда ни одна из деталей не является ни основным отверстием, ни основным валом, называются внесистемными.

5.1.5. Выбор и расчет посадок

Посадки с зазором

Посадки H/h. В этих посадках наименьший зазор равен нулю. Они установлены во всем диапазоне точностей сопрягаемых размеров (квалитеты 4—12). В точных квалитетах они применяются как центрирующие посадки, обеспечивая высокую степень совпадения центра вала с центром сопрягаемого с ним отверстия. Допускают медленное вращение и продольное перемещение, чаще всего используемое при настройках и регулировках.

Посадки Н7Лгб применяются в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точности центрирования часто разбираемых деталей, таких как сменные зубчатые колеса на валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные кондукторные втулки и т.д. Для подвижных соединений применяется посадка шпинделя в корпусе сверлильного станка.

Посадки H8/h 7 и H8/h8 имеют примерно то же назначение, что и посадка НПЫ, но характеризуются более широкими допусками, облегчающими изготовление детали.

Посадки H/h в более грубых квалитетах (9—12) предназначены для неподвижных и подвижных соединений малой точности. Они применяются для посадки муфт, звездочек, шкивов на валы, для неответственных шарниров, роликов и т.п.

Посадки H/g, G/h обладают минимальным по сравнению с другими посадками зазором. Они установлены только в точных квалитетах 4—7 и применяются для плавных, чаще всего возвратно-посту- пательных перемещений, допускают медленное вращение при малых нагрузках.

Посадки H6lg5, H7lg6 применяются в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделе делительной головки и т.п.

Посадки H/f F/h характеризуются умеренным зазором. Они применяются для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения общего назначения при легких и средних режимах работы со скоростями не более 150 рад/с и в опорах поступательного перемещения.

Посадки Н7!р, H8lf8 применяются в подшипниках скольжения

157

коробок передач различных станков, в сопряжениях поршня с цилиндром в компрессорах, в гидравлических прессах и т.п.

Посадки Н/е, E/h обладают значительным зазором, вдвое большим, чем у предыдущих посадок. Они применяются для свободного вращательного движения при повышенных режимах работы со скоростями более 150 рад/с, а также для компенсации погрешностей монтажа и деформаций, возникающих во время работы.

Посадки Н71е8, Н8/е8 применяются для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, больших электромашин, коренных шеек коленчатых валов.

Посадки Hid, Dlh характеризуются большим зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения в расположении сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное перемещение деталей или их регулировку и сборку.

Посадки H8ld9, H9ld9 применяются для соединений при невысоких требованиях к точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней в цилиндрах компрессоров.

Посадка Hllldl 1 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах, для шарниров и роликов на осях.

В зависимости от применения посадок производятся и соответствующие расчеты. Например, применяя посадку Hlh как центрирующую, рекомендуется определить прежде всего наибольшую величину эксцентриситета. В тех случаях, когда рабочая температура для деталей соединения существенно отличается от нормальной, расчет посадки рекомендуется производить исходя из температурных деформаций сопрягаемых деталей.

Переходные посадки

Посадки Hljs, Jslh обеспечивают вероятность получения натяга P(N) = 0,5 -г-5 %, и, следовательно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Их используют, когда необходима легкая собираемость.

Посадка Hlljsb применяется для сопряжения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.

Посадки H/k, KJh обеспечивают вероятность получения натяга P{N) ~ 24+68 %. Однако из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивается хорошее центрирование. Сборка и раз-

158

борка производится без значительных усилий, даже с помощью ручных молотков.

Посадка Н7/к6 широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами.

Посадки Н/т, МЛг обеспечивают вероятность получения натяга P{N) ~ 60-5-99,98 %. Они обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка в этом случае требуют значительных усилий. Разборка, как правило, проводится только при ремонте.

Посадка Н7/т6 применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами, для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.

Посадки Н/п, N/h обеспечивают вероятность получения натяга P(N) = 88+100 %. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляются при значительных усилиях с применением прессов. Разборка, как правило, проводится только при капитальном ремонте.

Посадка Н7/п6 применяется для сопряжения тяжелонагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов, штифтов и т.п.

Расчеты переходных посадок выполняются редко и в основном как проверочные. Они могут включать расчет вероятности получения зазоров и натягов в соединении и т.п.

Посадки с натягом

Используются для передачи крутящих моментов и осевых сил без дополнительного крепления, а иногда для создания предварительно напряженного состояния у сопрягаемых деталей. Они предназначены для неподвижных или неразъемных соединений. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами трения, возникающими на контактирующих поверхностях вследствие их упругой деформации, создаваемой натягом при сборке соединения.

Преимущество этих посадок — в отсутствии дополнительного крепления, что упрощает конфигурацию деталей и их сборку. Посадки обеспечивают высокую нагрузочную способность сопряжения, которая резко возрастает с увеличением диаметра последнего.

В то же время качество сопряжения зависит от материала сопрягаемых деталей, шероховатостей их поверхностей, формы, способа сборки (сборка под прессом или за счет термических деформаций) и т.п.

Посадки Н/р, P/h обеспечивают минимальный натяг. Обладают

159

высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением.

Посадка Н71р6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, втулок, установочных колец с валами, для установки в корпуса тонкостенных втулок и колец.

Посадки H/r, H/s, Hit и Rih, Slh, Tlh обеспечивают умеренный натяг в пределах N = (0,0002+0,0006)/). Они применяются как с дополнительным креплением, так и без него. При сопряжении, как правило, возникают упругие деформации.

Посадки H7lr6, H7ls6 применяются с дополнительным креплением для сопряжения зубчатых и червячных колес с валами в условиях тяжелых ударных нагрузок (для стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка Н1/г6).

Посадки Htu, Hlx, Hlz и Ulh обеспечивают большой натяг в пределах N = (0,001+0,002)/). Они предназначены для соединений, на которые воздействуют большие, в том числе и динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В сопряжении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность.

Посадки Н7/и7, Н8/и8 — наиболее распространенные из тяжелых посадок. Применяются для крепления вагонных колес на осях, бронзовых венцов червячных колес на стальных ступицах, пальцев эксцентриков и кривошипов с дисками.

Расчет посадок с натягом

У посадок с натягом неподвижность сопрягаемых деталей под действием нагрузок обеспечивается силами трения, возникающими при упругой деформации деталей, создаваемой натягом.

Натягом N называется разность между диаметром вала и внутренним диаметром втулки до сборки. При запрессовке деталей происходит растяжение втулки и одновременно сжатие вала.

Упругие силы, вызываемые натягом, препятствуют их взаимному смещению. Предельные значения натягов должны удовлетворять двум условиям:

1) при наименьшем натяге должна обеспечиваться неподвижность соединения, т.е. не должно быть относительного перемещения деталей от действий внешнего крутящего момента или осевого усилия;

160

2) при наибольшем натяге должна обеспечиваться прочность соединяемых деталей, т.е. наибольшее напряжение, возникающее в материалах деталей, не должно превышать допустимого значения. Величину наименьшего натяга рассчитывают по формуле

mm

где Рэ — эксплуатационное давление по поверхности контакта, Па; D = d — номинальный диаметр соединения, м;

Еф ED — модули упругости материалов соответственно вала и втулки, Па; Сф CD

— коэффициенты, определяемые по формулам

где d\ — внутренний диаметр пустотелого вала, м; dj

— наружный диаметр втулки, м; 11ф Цд — коэффициенты Пуассона для материалов вала и втулки (ц = 0,3 для

стали, р = 0,5 для чугуна).

Величина контактного эксплуатационного давления определяется при осевом сдвигающем усилии

Л - Д 2 - / - / ’

при их совместном воздействии

где Р — осевое усилие, Н; М — крутящий момент, Нм;

161