Рис 4.7. Расположение полей допусков в переходных посадках
Рис 4.6. Расположение полей допусков в посадках с натягом
Рис. 4.5. Расположение полей допусков в посадках с зазором
Я с натягом;
А - посадка не образуется, б - посадка образуется
В зависимости от взаимного расположения полей допусков вала и отверстия, которые, как указывалось, определяют предельные размеры, возможно образование трех групп посадок:
1-я с зазором:
3-я переходная.
В посадках с зазором предельные размеры отверстия Dmax, D min больше предельных размеров вала dmax, dmin и поле допуска отверстия H7 расположено выше поля допуска вала f6, как показано на рис 4.5. Причем номинальные размеры D= d.
Посадки с зазором характеризуются: Smax – наибольшим зазором, Smin – наименьшим зазором.
Наибольший зазор возникнет в том случае, если отверстие имеет наибольший предельный размер, а вал – наименьший:
Smax = Dmax – d max =(ES + D) – (ei + d) = ES – ei.
Наименьший зазор возникнет тогда, если отверстие имеет наименьший предельный размер, а вал – наибольший. Аналогично вышеприведенному получим:
|
|
Smin = Dmin – d max = EI – es.
Значения предельных зазоров показаны на рисунке в виде отрезков.
Следует отметить, что к посадкам с зазором относят также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала и Smin = 0.
В посадках с натягом предельные размеры вала больше предельных размеров отверстия (до сборки деталей). После соединения деталей их сопрягаемые поверхности деформируются и образуется натяг. Расположение полей допусков в посадках с натягом показано на рис 4.6.
Посадки с натягом характеризуются: Nmax – наибольшим натягом, Nmin –наименьшим натягом.
Наибольший натяг образуется, если вал имеет наибольший предельный размер, а отверстие – наименьший:
Nmax = d max - Dmin = es – EI.
Наименьший натяг возникнет при сочетании наименьшего предельного размера вала и наибольшего предельного размера отверстия:
Nmin = dmin – D max = ei – ES.
Предельные натяги показаны на рис 4.6 в виде отрезков.
В переходных посадках поля допусков вала и отверстия перекрываются и для одной пары соединяемых деталей возможно получения зазора, а для другой натяга. Схема расположения полей допусков показана на рис. 4.7. Поэтому характеристикой переходной посадки является наибольший зазор – Smax и наибольший натяг Nmax, которые определяются по формулам, приведенным выше.
На сборочных чертежах посадки обозначаются с указанием номинального размера соединения, условного обозначения поля допуска отверстия (в «числителе») и условного обозначения поля допуска вала (в «знаменателе»): 45H7/k6.
|
|
В некоторых случаях количественной характеристикой посадок является допуск посадки:
TS = Smax – Smin – для посадок с зазором, TN = Nmax – Nmin для посадок с натягом и для переходных Тпер = Smax + Nmax. Для всех посадок их допуски равны сумме полей допусков и отверстия и вала TS(TN)= TD + Td.
Пример расчета посадок. Определить предельные размеры деталей, характеристики посадок, образованных в системе отверстия.
Поле допуска отверстия принять постоянным - 40H7. Предельные отклонения размера отверстия ES = +0,025мм. EI = 0,000мм. Предельные размеры отверстия D max = 40,000 + 0,0250= 40,025мм. Dmin = 40,000+0,000 = 40,000мм. Допуск размера отверстия
TD = ES - EI = +0,025мм - 0,000мм= 0.025мм.
Обозначение посадки | Группа посадки | Предельные отклонения вала | Допуск вала Td (мм) | Характеристики посадки | Допуск посадки Tпос (мм) | ||||
es (мм) | ei (мм) | Smax (мм) | Smin (мм) | Nmax (мм) | Nmin (мм) | ||||
40H7/f7 | С зазором | -0,05 | -0,025 | 0,025 | 0,075 | 0,025 | - | - | 0,05 |
40 H7/r6 | С натягом | +0,05 | +0,034 | 0,016 | - | - | 0,05 | 0,009 | 0,041 |
40 H7/k6 | Переходная | +0,015 | +0,002 | 0,016 | 0,023 | - | 0,018 | - | 0,041 |
Посадки с зазором предназначены: а) для подвижных соединений, в которых одна деталь при работе перемещается относительно другой; б) для неподвижных соединений при необходимости беспрепятственной их сборке.
Примером посадки с зазором является соединение поршня и цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Зазор необходим для размещения слоя смазки между поверхностями, компенсации температурных деформаций и погрешностей, возникающих при обработке деталей.
В соединении крышки подшипника с корпусом редуктора зазор необходим для простоты сборки, затем детали закрепляются неподвижно при помощи резьбовых соединений.
Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений. Натяг обеспечивает фиксацию деталей, прочность соединения, которое может передавать крутящие моменты, осевые усилия. Поскольку в посадках с натягом размеры вала до сборки больше размеров отверстия, то при монтаже деталей необходимо применять напрессовку или предварительно нагревать отверстие. Пример посадки с натягом – неподвижное соединение вала с зубчатым колесом коробки переключения передач автомобиля.
Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений, в которых необходимо обеспечить центрирование деталей. Сборка соединений по переходным посадкам упрощена, не требует, как правило, применения прессового оборудования, такое соединение может быть разобрано при ремонте. Центрирование означает совмещение осей вала и отверстия, особенно необходимое на вращающихся деталях.
Посадки можно образовать сочетанием любых полей допусков вала и отверстия. Однако стандартами рекомендованы посадки в системе отверстия либо в системе вала. На рис 3.8.7. показаны принципы образования посадок.
В посадках в системе отверстия различные зазоры и натяги обеспечиваются изменением полей допусков валов в сочетании полем допуска основного отверстия, имеющего основное отклонение «Н».
В посадках в системе вала различные зазоры и натяги обеспечиваются изменением полей допусков отверстий в сочетании с полем допуска основного вала, имеющего основное отклонение «h».
Посадки в системе отверстия и вала совершенно равнозначны по численным величинам зазоров или натягов. Однако, посадки в системе отверстия имеют практические преимущества и предпочтительны для применения.
Посадки, в которых нет основных отклонений вала и отверстия, например, 10 D9/f8 называются комбинированные и также могут применяться.
При конструировании соединений всегда возникает вопрос выбора определенной посадки, которая обеспечила бы надежную работу механизма. В настоящее время применяют два метода выбора 1-й метод аналогов, 2-й расчетный метод.
|
|
По методу аналогов в справочной литературе отыскивается соединение подобное проектируемому по конструкции и условиям работы и посадка назначается такая же как существующая. В справочной литературе приведены также примеры применения различных посадок. Недостатком метода является невозможность учета количественных характеристик условий работы соединения по действующим нагрузкам, перегрузкам, температурам.
Посадки Н/h – «скользящие». Установлены во всех квалитетах точности. В подвижных соединениях применяют при медленных перемещениях деталей при продольном и круговом движениях. Посадки высокой точности Н5/h4 применяют в неподвижных соединениях при их частой разборке и необходимости центрирования. Посадки низкой точности Н11/h11 для неподвижных соединений низкой точности.
Посадки Н/g –«движения» установлены в точных квалитетах, для подвижных соединений при возвратно-поступательных перемещениях с обеспечением герметичности.
Посадки H/f – «ходовые» обеспечивают размещение слоя смазки в подшипниках скольжения.
Посадки H/a, H/b обеспечивают большие гарантированные зазоры, часто назначаются для нецентрирующих поверхностей.
Посадки с натягом условно разделены на 3 подгруппы:
1 – «легкопрессовые» Н/р, которые обеспечивают минимальный гарантированный натяг;
2 – «прессовые средние» H/r, H/t обеспечивают передачу нагрузок средней величины без дополнительных конструктивных элементов. В соединяемых поверхностях деталей возникают упругие деформации.
3 – «прессовые тяжелые», предназначены для передачи значительных, в том числе, динамических нагрузок.
Переходные посадки H/js обеспечивают наиболее вероятный зазор в соединении, сборка таких соединений упрощена.
Посадки H/k наиболее распространены, обеспечивают хорошее центрирование и сборку с применением ручных молотков.
Посадки H/m обеспечивают преимущественно натяг, применяются на быстровращающихся валах с передачей нагрузок дополнительными конструктивными элементами.
Посадки H/n являются наиболее прочными из переходных посадок. Сборка требует применения значительных усилий, обеспечивают передачу крутящих моментов при наличии дополнительных конструктивных элементов при динамических нагрузках.
|
|
При расчетном методе количественные характеристики посадок (Nmax, Nmin)определяются исходя из условийпередачи требуемого крутящего момента и усилия с последующей проверкой на прочность.