4 Выбор, обоснование и расчет посадок гладких цилиндрических соединений

4.1 Задание

Для гладких цилиндрических сопряжений выбрать и обосновать посадки. Для двух сопряжений с зазором или натягом и переходной посадки построить схемы расположения полей допусков, рассчитать предельные размеры, зазоры или натяги, табличные и вероятностные, допуск посадки; для переходных посадок - вероятность получения зазоров и натягов.

4.2. Методические указания

ГОСТ 25346-89 делит размеры на номинальные, предельные и действительные.

На рабочих чертежах деталей проставляется номинальный размер. Номинальный размер – это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонения (ГОСТ 25346-89). Он проставляется на чертеже. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим.

При конструировании изделий, их стандартизации и унификации номинальные размеры необходимо выбирать исходя из значений, указанных в ГОСТ 6636-69 “Нормальные линейные размеры”.

Действительный размер – это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью (ГОСТ 25346-89).

Предельные размеры — это два предельно допустимых размера, между которыми может находиться или которым может быть равен действительный размер (ГОСТ 25346-89). Больший из этих размеров называется наибольшим предельным размером D_max, d_max меньший — наименьшим предельным размером D_min, d_min (рис.1).

Рис.1. Предельные размеры для отверстия и вала

Предельные размеры указывают границы, в которых изменение реального размера элемента не влечет недопустимых нарушений функциональности элемента детали (изделия).

Предельные размеры определяются через предельные отклонения.

Отклонение — это алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т.д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения отверстий обозначают Е, валов е. (ГОСТ 25346-89)

Отклонения могут быть как положительными, так и отрицательными. Поэтому отклонения всегда указываются со своим знаком.

Основным отклонением называется отклонение ближайшее к нулевой линии.

Предельное отклонение равно алгебраической разности между предельным и номинальным размером.

Различают верхнее и нижнее отклонения.

Верхнее отклонение, обозначаемое (ES - отверстие, es - вал) равно алгебраической разности между наибольшими предельным и номинальным размерами

ES = D_max - D_nom es = d_max - d_nom

Нижнее отклонение (EI, ei) равно алгебраической разности между наименьшим предельным и номинальным размерами.

EI = D_min - D_nom ei = d_min - d_nom

Предельные отклонения позволяют на чертежах указать положение поля допуска относительно номинального размера и определить предельные размеры:

D_max = D_nom + ES d_max = d_nom + es

D_min = D_nom + EI d_min = d_nom + ei

В таблице допусков предельные отклонения приведены в микрометрах, на чертежах отклонения проставляются в миллиметрах.

Разброс действительных размеров деталей неизбежен, но при этом действительные размеры годных деталей должны находиться в допустимых пределах, которые в каждом случае определяются значениями предельных размеров. Отсюда и происходит такое понятие как допуск размера.

Допуск размера — это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями (ГОСТ 25346-89). Допуск — величина всегда положительная. Это вытекает из определения допуска. Наиболее часто допуск обозначается: T_D — допуск отверстия, T_d — допуск вала. Встречаются обозначения — t, IT.

Допуск характеризует требуемую точность изготовления размера.

T_D = D_max - D_min = ES – EI T_d = d_max - d _min = es - ei

Поле допуска определяет не только значение относительно номинального размера, но и расположение его пределов, т.е. указывает на предельные размеры. Поле допуска может быть задано численно – предельными отклонениями - ES, EI или es, ei; предельными размерам D_max, D_min; или d_max, d_min. или графически.

Поле допуска схематично представляют в виде прямоугольника, расположенного по отношению к нулевой линии так, что его верхняя сторона определяет верхнее предельное отношение, а нижняя — нижнее.

Графически высота прямоугольника изображает значение допуска. Длина прямоугольника произвольна.

При графическом изображении допусков и посадок отклонения размеров откладываются от нулевой линии — линии, соответствующей номиналу размеров. Положительное отклонение откладывается вверх от нулевой линии, отрицательное — вниз.

Графический способ изображения допусков и отклонений нагляден, позволяет быстро определить характер соединения деталей, облегчает выполнение расчета посадки.

На рис.2. приведены: эскизное изображение деталей (а) и графическое изображение полей допусков (б) с указанием предельных размеров и отклонений.

Рисунок 2. Эскизное изображение деталей (а) и графическое изображение полей допусков (б) с указанием предельных размеров и отклонений.

Посадка — это характеристика сопряжения поверхностей деталей, определяемая значениями получающихся в нем зазоров или натягов.

Посадки образуются сочетанием поля допуска отверстия и поля допуска вала. Условное обозначение посадки дается в виде дроби, причем в числителе указывают обозначение поля допуска отверстия, а в знаменателе — обозначение поля допуска вала. Стандарт предусматривает следующие записи посадки: в виде дроби с горизонтальной чертой ; с косой чертой — H7/g6, поля допусков отверстия и вала разделяются тире — H7  g6.

Посадки могут быть образованы сочетанием любых полей допусков отверстия и вала одного или разных квалитетов. Однако, в первую очередь, должны выбираться посадки предпочтительного применения. При этом соединения деталей (отверстий и валов) традиционно основываются на применении основных отверстий Н и основных валов h..

Посадки, в зависимости от взаимного расположения полей допусков (действительных размеров) отверстия и вала делятся на посадки с зазором, натягом и переходные.

Зазор – просвет между валом и отверстием в сопряжении, где размер отверстия больше размера вала. Численно он равен разности реальных размеров отверстия и вала.

Натяг – это суммарная упругая деформация отверстия и вала в сопряжении, когда реальный размер вала до сборки больше размера отверстия в сопряжении. Численно он равен разности реальных размеров вала и отверстия перед соединением (сборкой). В сборе их размеры одинаковы.

При условии двух или более посадок на одном номинальном размере детали возможны две системы образования посадок - система отверстия и система вала.

В системе отверстия — предельные отклонения отверстий одинаковы (при неизменном номинальном размере и заданной точности), а различные посадки достигаются путем назначения различных предельных размеров валов.

В системе вала — предельные отклонения валов одинаковы (при неизменном номинальном размере и заданной точности), а различные посадки достигаются путем назначения различных предельных размеров отверстий.

Система отверстия для большинства случаев является предпочтительной, как более экономичная. Различные по размерам валы в системе отверстия обрабатываются одним и тем же резцом или шлифовальным кругом, следовательно, небольшим типоразмером необходимого инструмента. Для получения разнообразных посадок в системе вала требуется изменять размеры отверстий, что требует увеличения типоразмеров режущего инструмента.

Выбор посадок, или точнее, значений наименьших и наибольших зазоров и натягов (основных характеристик посадок) или значение допусков сопрягаемых деталей предопределяет качество выполнения соединением своего функционального назначения и стоимость изготовления деталей (точнее квалитет — больше стоимость обработки).

Посадкой с зазором называется посадка, при которой гарантируется зазор в соединении. Это возможно только тогда, когда размеры отверстия больше размера вала. На схеме поле допуска отверстия расположено всегда над полем допуска вала. Предельные зазоры определяются исходя из служебного назначения. Действительные значения получающихся зазоров должны находиться между двумя предельными значениями зазоров, которые чертежами непосредственно не устанавливаются.

Посадкой с натягом называется посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении. Это возможно только тогда, когда размер вала больше размера отверстия. На схеме поле допуска вала всегда расположено над полем допуска отверстия.

Предельные натяги определяются исходя из служебного назначения. Действительные значения получающихся натягов должны находиться между двумя предельными значениями натягов, которые чертежами непосредственно не устанавливаются.

Переходной посадкой называется посадка, при которой возможно, для конкретного сопряжения, получение либо зазора, либо натяга. В такой посадке поля допусков отверстия и вала полностью или частично перекрывают друг друга