2.3 Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений

2.3.1 Выбор и расчет посадки с зазором

В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, а также компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, погрешностей сборки и т.д. Для наиболее ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкостного трения, зазоры подсчитывают на основе гидродинамической теории трения, из которой известно соотношение между h и S в подшипниках скольжения конечной длины l:

,

где h – толщина слоя смазки в месте наибольшего сближения поверхностей вала и подшипника в рабочем состоянии, м;

S – зазор между валом и подшипником в состоянии покоя, м;

d - номинальный диаметр соединения, м;

ω – угловая скорость вала, равная πn, рад/с;

η – динамическая вязкость смазочного масла, Па/с;

l - длина подшипника (соединения), м;

p – среднее давление на единицу площади в подшипнике, определяемое через нагрузку P (Н) на цапфу из выражения p=P/πdl, Па.

Далее вычисляется величина значения наивыгоднейшего зазора:

.

С учетом шероховатости поверхности расчетный зазор увеличивается на 2(R_zd + R_zD):

S_расч = S_наив - 2(R_zd + R_zD).

Наиболее вероятный зазор в соединении (с учетом рассеивания размеров вала и отверстия) приближается к среднему, т.е.

S_ср = (S_НБ + S_НМ)/2.

В связи с этим посадку следует выбирать по среднему зазору в системе отверстия из числа предпочтительных по ГОСТ 25347 - 82, соблюдая при этом условие S_ср S_расч.

Выбранную посадку проверяют:

1) на обеспечение минимальной толщины слоя смазки h_НМ при наиболее неблагоприятных условиях, т.е. при наибольшем зазоре S_НБ;

2) на отсутствие сухого трения.

Первое условие будет выполнено, если

,

а второе, если

.

Если условия выполняются, то посадка выбрана правильно, если же нет, то выбирают другую посадку из числа предпочтительных или из числа рекомендуемых.

Окончательный расчет выбранной посадки производится в соответствии с задачей №2, строится схема полей допусков сопряжения, вычерчиваются эскизы сопряжений с простановкой размеров, допусков и шероховатостей.

Пример расчета и выбора посадки с зазором

Рассчитать и подобрать стандартную посадку для сопряжения: шейка коленчатого вала – вкладыш. Установить окончательные размеры деталей сопряжения. Построить схему расположения полей допусков выбранной посадки.

Исходные данные:

d_н = 0,085 м – номинальный диаметр соединения;

l = 0,060 м – длина сопряжения;

n = 1500 об/мин – частота вращения вала;

η = 0,02 Нс/ м² – абсолютная вязкость масла;

q = 4,9·10⁶ Па – среднее удельное давление на опору;

шероховатость поверхности вала – R_Zd = 3,2 мкм, отверстия – R_ZD = 6,3 мкм.

Решение.

Для нахождения величины наивыгоднейшего зазора определяем произведение hs по формуле

hS = · .

Тогда

hs = · = =

= м² = 940 мкм².

Величину наивыгоднейшего зазора найдем из выражения

S_наив = = = 61,2 мкм.

Посадка выбирается по расчетному зазору, величина которого подсчитывается с учетом шероховатости сопрягаемых поверхностей:

S_расч = S_наив – 2 (R_ZD+R_Zd) = 61,2 – 2 (6,3+3,2) = 42,2 мкм.

По таблицам допусков подбирают посадку, удовлетворяющую условию

S_ср S_расч.

Такому условию удовлетворяет посадка ø85Н7/g6, у которой

S_нб = 69 мкм; S_нм = 12 мкм; S_ср = (69+12)/2 = 41 мкм.

Поля допусков выбранной посадки относится к полям допусков предпочтительного применения. Посадка должна быть проверена на достаточность наименьшей толщины масляного слоя для обеспечения условий жидкостного трения.

= = 10,6 мкм.

h_нм > R_ZD + R_Zd;

10,6 мкм > 9,5 мкм.

Условие жидкостного трения выполняется.

Окончательный расчет выбранной посадки производится в соответствии с задачей №2, строится схема полей допусков сопряжения, вычерчиваются эскизы сопряжений с простановкой размеров, допусков и шероховатостей.