Выбор систем образования посадок

Выбор системы отверстия или вала для той или иной посадки определяется конструктивными, технологическими и экономическими соображениями. Система отверстия является в большинстве случаев предпочтительней, поскольку обуславливает значительное уменьшение номенклатуры режущего и мерительного инструментов, и, следовательно, более экономична по сравнению с системой вала. Однако в отдельных случаях приходиться применять систему вала:

- когда заданную точность охватываемой детали (вала, оси) можно обеспечить их калиброванных прутков без обработки резанием;

- если имеется несколько соединений с разными по характеру посадками на одном и том же валу;

- при использовании в соединениях стандартных изделий, изготовленных по системе вала (шпоночное соединение, соединение наружного кольца подшипника с отверстием в корпусе).

В ряде случаев возникает необходимость применения внесистемных посадок. Такие ситуации встречаются в соединениях втулок и колец с валами когда на протяжении одного и того же диаметра встречаются посадки с натягом (например зубчатое колесо – вал) и посадки, в которых необходимо обеспечить зазор. В данном редукторе внесистемнаые посадки были назначены в соединениях втулок 15 и 16 с соответствующими валами.

Так же важно правильно выбрать допуски сопрягаемых размеров соединения, поскольку от этого зависит, с одной стороны, качество и долговечность работы соединения, а с другой стороны стоимость и производительность изготовления деталей.

Согласно вышеизложенному, применительно к рассматриваемому редуктору, посадки шкива 22 с валом 3, всех зубчатых колёс с валами и крышек с корпусом были назначены в системе отверстия.

2.2 Выбор посадки с натягом расчетным путем

Расчет посадки с натягом выполняется с целью обеспечения прочности соединения, т.к. отсутствия смещения сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, а также обеспечения прочности этих деталей в процессе сборки соединения. На рисунке 1 изображена схема для расчета посадки с натягом.

D₁

D₂

Величина натяга N, возникающего при сборке соединения, определяется зависимостью

где N_А – деформация растяжения поверхности втулки;

N_В – деформация сжатия поверхности вала.

Из задачи определения напряжений и деформаций в толстостенных цилиндрах (задача Ляме) известны зависимости:

; ;

где Р - давление на поверхности контакта вала и втулки, Па;

D- номинальный диаметр соединения, м;

ЕА, ЕВ – модули упругости материала втулки и вала;

СА, СВ- коэффициенты, определяемые по формулам:

СА= СB=

D1, D2 – размеры деталей соединения;

- коэффициенты Пуассона.

Исходные данные:

D = 0,17м; m_А = 0,300; T = 0,8×10⁴Нм;

D₁= 0; m_В= 0,300; F = 1×10⁴Н;

D₂= 0,28м; Е_А = 2,06×10¹¹Па; G_ТА =360×10⁶Па;

Определяем наименьшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях соединения:

;

где f = 0,14 – коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях при сборке соединения с нагревом втулки.

Находим наибольшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях.

где g = 0,83 для (L/D)^0,95 = 0,14/0,17 = 0,83.

Для дальнейшего расчета принимаем меньшее из двух значений Р_max=109,42*10⁶Па

Определяем коэффициенты CA и CB:

Вычисляем предельные значения натягов:

Определяем величину поправки NR, учитывающей величину смятия микронеровностей поверхностей вала и втулки при сборке соединения:

;

где К_А= К_В= 0,6 для стальной втулки и стального вала при сборке соединения с нагревом втулки [л.2 табл.1];

R_ZA=20мкм; R_ZB=10мкм – высота микронеровностей поверхностей втулки и вала для номинального размера соединения D=170мм и предполагаемого 8 квалитета точности деталей соединения [л.2 табл.2].

Определяем минимальный и максимальный расчетный натяги.

Произведём расчёт стандартных натягов, исходя из следующего условия:

Nmin cт Nmin расч,

Nmax ст Nmax расч;

Изначально для отверстия принимаем 8-ой квалитет точности с основным отклонением Н (система отверстия). Согласно таблице допусков верхнее отклонение отверстия: ES=0,063. Расположение поля допуска вала определяется нижним отклонением ei, которое найдём из условия:

ei ES+Nmin расч,

ei 0,063+0,06=0,123.

Согласно таблице основных ближайших отклонений валов ([8], с.48-50), выбираем основное отклонение вала u, которомусоответствует ei=0,210 мм.

Из ряда рекомендованных посадок ГОСТ 25347-82 ([8], с.66) выбираем стандартную посадку H8/u8. При этом верхнее отклонение вала es= ei+Td=0,210 + 0,063=0,273.

Nmax ст=es-EI=0,273-0= 0,273< Nmax расч,

Nmin ст=ei-ES=0,210-0,063=0,147>Nmin расч.

Т.о. получаем посадку: Æ170