Метод. к курс. работе по КИ

скользящими, так как обеспечивают минимальные зазоры и центрирование в подвижных соединениях. Посадки H5/h4, H6/h5 и H7/h6 являются высо-

коточными и применяются для точного центрирования разбираемых или регулируемых соединений (зубчатые колеса на валах, фрикционные муфты, кулачки на валах, фрезы на оправках и т. п.). Посадка H8/h7 применяется при пониженных требованиях к соосности, обеспечивает легкость сборки и регулирования соединения. Посадки H8/h8, H8/h9, H9/h8, H9/h9 широко применяются для неподвижно закрепляемых деталей при невысоких требованиях к точности механизмов, небольших нагрузках обеспечения легкой сборки (шкивы, муфты, зубчатые колеса и другие детали, соединяющиеся с валом при помощи шпонок и. пт.). Кроме того, посадки применяются в подвижных соединениях при медленных или редких вращательных и поступательных соединениях. Посадки H10/h9, H10/h10, H11/h11, H12/h12 (пониженной точности) применяются для неточных соединений(крышки насосов, звездочки с валами, соединения арматуры), для соединений под расклепку, пайку, сварку. В подвижных соединениях применяются для роликов на валах, посадок при большой длине сопряжения.

Посадки с натягом

Посадки с натягом применяются для образования неподвижных соединений без дополнительных креплений и с дополнительными креплениями шпонками, штифтами и другими средствами. Неподвижность соединения достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей вследствие деформации контактных поверхностей. При наименьшем натяге обеспечивается прочность соединения и передача нагрузки, а при наибольшем – прочность деталей.

Переходные посадки

Переходные посадки предназначаются для неподвижных соединений деталей, требующих легкой сборки и разборки при высокой точности. Неподвижность деталей в соединении обеспечивается шпонками, штифтами, нажимными винтами и т. п. В переходных посадках поля допусков отверстия и вала перекрываются и в соединении возможно появление как зазора, так и натяга. Переходные посадки применяются при точных квалитетах (4–7-й квалитеты).

Посадки, применяемые в соединениях деталей из древесины

идревесных материалов

Вдеревообработке установлено два положения полей допусков отверстий (H, Js) и одиннадцать положений полей допусков валов(a, b, c, h, js, k,

41

t, y, za, zc, ze). Установлено девять квалитетов (степеней точности): 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18-й.

Поля допусков валов, расположенных выше нулевой линии, характеризуют натяг, а ниже нулевой линии – зазор (рис. 7).

Допуски на сопрягаемые линейные размеры определяют в зависимости от номинальных значений и принятого квалитета, который выбирают с учетом назначения изделия. В столярных соединениях повышенной точности (например, мебель) применяют 11-й и 12-й квалитеты. Для столярностроительных изделий (например, оконные или дверные блоки) используют 13–15-й квалитеты, а для несопрягаемых линейных размеров(например, ограждающие конструкции) – 16, 17 и 18-й квалитеты.

Рис. 7. Буквенные обозначения и положения основных отклонений отверстия и вала

Для различных столярных соединений рекомендуется использовать следующие посадки:

•на шип одинарный УК-1 – H13/k13, H14/k14;

•на шипы УК-4, УК-5, УК-6, УК-7, УК-10, УК-11, УС-1, УС-2 и УС-3 – H13/za13, H14/k14;

•на соединения УС-5, УС-6, К-1 и К-3 – H13/js13, H14/js14;

•на зубчатый шип УК-12 – H12/k12, H13/k13.

В табл. 19–21 указаны предельные отклонения валов для различных квалитетов. В табл. 22, 23 приведены рекомендуемые поля допусков и посадки для шиповых соединений.

42

Таблиц 19

Предельные отклонения валов для номинальных размеров до 500 мм (12-й и 13-й квалитеты)

	Интервал размеров, мм			Поля допусков валов, мм
		b 12	c 12	Za 12	Zc 12	Ze 13	a 13	b 13
	До 3	- 0,14	- 0,06	+ 0,13	+ 0,16	+ 0,19	- 0,27	- 0,14
		- 0,24	- 0,16	+ 0,03	+ 0,06	+ 0,09	- 0,41	- 0,28
	Свыше 3 до 6	- 0,14	- 0,07	+ 0,16	+ 0,20	+ 0,24	- 0,27	- 0,14
		- 0,26	- 0,19	+ 0,04	+ 0,08	+ 0,12	- 0,45	- 0,32
	Свыше 6 до 10	- 0,15	- 0,08	+ 0,20	+ 0,25	+ 0,30	- 0,28	- 0,15
		- 0,30	- 0,23	+ 0,05	+ 0,10	+ 0,15	- 0,50	- 0,37
	Свыше 10 до 14	- 0,15	- 0,09	+ 0,24	+ 0,31	+ 0,39	- 0,29	- 0,15
		- 0,33	- 0,27	+ 0,06	+ 0,13	+ 0,21	- 0,56	- 0,42
	Свыше 14 до 18			+ 0,26	+ 0,33	+ 0,42
				+ 0,08	+ 0,15	+ 0,24
	Свыше 18 до 24	- 0,16	- 0,11	+ 0,31	+ 0,40	+ 0,51	- 0,30	- 0,19
		- 0,37	- 0,32	+ 0,10	+ 0,19	+ 0,30	- 0,63	- 0,49
	Свыше 24 до 30			+ 0,33	+ 0,43	+ 0,55
				+ 0,12	+ 0,22	+ 0,34
	Свыше 30 до 40	- 0,17	- 0,12	+ 0,40	+ 0,52	+ 0,68	- 0,31	- 0,17
		- 0,42	- 0,37	+ 0,15	+ 0,27	+ 0,43	- 0,70	- 0,53
	Свыше 40 до 50	- 0,18	- 0,13	+ 0,43	+ 0,57	+ 0,77	- 0,32	- 0,18
		- 0,43	- 0,38	+ 0,18	+ 0,32	+ 0,52	- 0,71	- 0,57
	Свыше 50 до 65	- 0,19	- 0,14	+ 0,53	+ 0,70	-	- 0,34	- 0,19
		- 0,49	- 0,44	+ 0,23	+ 0,40		- 0,80	- 0,65
	Свыше 65 до 80	- 0,20	- 0,15	+ 0,57	+ 0,78	-	- 0,36	- 0,20
		- 0,50	- 0,45	+ 0,27	+ 0,48		- 0,82	- 0,66
	Свыше 80 до 100	- 0,22	- 0,17	+ 0,66	+ 0,93	-	- 0,38	- 0,22
		- 0,57	- 0,52	+ 0,33	+ 0,58		- 0,92	- 0,76
	Свыше 100 до 120	- 0,24	- 0,18	+ 0,75	+ 1,04	-	- 0,41	- 0,24
		- 0,59	- 0,53	+ 0,40	+ 0,69		- 0,95	- 0,78
	Свыше 120 до 140	- 0,26	- 0,20	-	-	-	- 0,46	- 0,26
		- 0,66	- 0,60				- 1,09	- 0,80
	Свыше 140 до 160	- 0,28	- 0,21	-	-	-	- 0,52	- 0,28
		- 0,68	- 0,61				- 1,15	- 0,91
	Свыше 160 до 180	- 0,31	- 0,23	-	-	-	- 0,58	- 0,31
		- 0,71	- 0,63				- 1,21	- 0,94
	Свыше 180 до 200	- 0,34	- 0,24	-	-	-	- 0,66	- 0,34
		- 0,80	- 0,70				- 1,38	- 1,06
	Свыше 200 до 225	- 0,38	- 0,26	-	-	-	- 0,74	- 0,38
		- 0,84	- 0,72				- 1,46	- 1,10
	Свыше 225 до 250	- 0,42	- 0,28	-	-	-	- 0,82	- 0,42
		- 0,88	- 0,74				- 1,54	- 1,14
	Свыше 250 до 280	- 0,48	- 0,30	-	-	-	- 0,92	- 0,48
		- 1,00	- 0,82				- 1,73	- 1,29
	Свыше 280 до 315	- 0,54	- 0,33	-	-	-	- 1,05	- 0,54
		- 1,06	- 0,85				- 1,86	- 1,35
	Свыше 315 до 355	- 0,60	- 0,36	-	-	-	- 1,20	- 0,60
		- 1,17	- 0,93				- 2,09	- 1,49
	Свыше 355 до 400	- 0,68	- 0,40	-	-	-	- 1,35	- 0,68
		- 1,25	- 0,97				- 2,24	- 1,57
	Свыше 400 до 450	- 0,76	- 0,44	-	-	-	- 1,50	- 0,76
		- 1,39	- 1,07				- 2,47	- 1,73
	Свыше 450 до 500	- 0,84	- 0,46	-	-	-	- 1,65	- 0,84
		- 1,47	- 1,11				- 2,62	- 1,81

43

Таблица 20

Предельные отклонения валов для номинальных размеров до 500 мм (13-й и 14-й квалитеты)

Интервал размеров,			Поля допусков валов, мм
мм	t 13	y 13	Za 13	Zc 13	Ze 13	a 14	b 14
До 3	-	-	+ 0,17	+ 0,20	+ 0,23	- 0,27	- 0,14
			+ 0,03	+ 0,06	+ 0,09	- 0,52	- 0,39
Свыше 3 до 6	-	-	+ 0,22	+ 0,26	+ 0,30	- 0,27	- 0,14
			+ 0,04	+ 0,08	+ 0,12	- 0,57	- 0,44
Свыше 6 до 10	-	-	+ 0,27	+ 0,32	+ 0,37	- 0,28	- 0,15
			+ 0,05	+ 0,10	+ 0,15	- 0,64	- 0,51
Свыше 10 до 14	-	-	+ 0,35	+ 0,42	+ 0,51
			+ 0,08	+ 0,17	+ 0,24
Свыше 14 до 18	-	-	+ 0,26	+ 0,33	+ 0,42
			+ 0,08	+ 0,15	+ 0,24
Свыше 18 до 24	-	+ 0,39	+ 0,43	+ 0,52	+ 0,63	- 0,30	- 0,16
		+ 0,06	+ 0,10	+ 0,19	+ 0,30	- 0,82	- 0,68
Свыше 24 до 30	-	+ 0,40	+ 0,45	+ 0,55	+ 0,67
		+ 0,07	+ 0,12	+ 0,22	+ 0,34
Свыше 30 до 40	-	+ 0,48	+ 0,54	+ 0,66	+ 0,82	- 0,31	- 0,17
		+ 0,09	+ 0,15	+ 0,27	+ 0,43	- 0,93	- 0,79
Свыше 40 до 50	-	+ 0,50	+ 0,57	+ 0,71	+ 0,91	- 0,32	- 0,18
		+ 0,11	+ 0,18	+ 0,32	+ 0,52	- 0,94	- 0,80
Свыше 50 до 65	+ 0,53	+ 0,60	+ 0,69	+ 0,86	-	- 0,34	- 0,19
	+ 0,07	+ 0,14	+ 0,23	+ 0,40		- 1,08	- 0,93
Свыше 65 до 80		+ 0,63	+ 0,73	+ 0,94	-	- 0,36	- 0,20
		+ 0,17	+ 0,27	+ 0,48		- 1,10	- 0,94
Свыше 80 до 100	+ 0,63	+ 0,75	+ 0,87	+ 1,12	-	- 0,38	- 0,22
	+ 0,09	+ 0,21	+ 0,33	+ 0,58		- 1,25	- 1,09
Свыше 100 до 120	+ 0,64	+ 0,79	+ 0,94	+ 1,23	-	- 0,41	- 0,24
	+ 0,10	+ 0,25	+ 0,40	+ 0,69		- 1,28	- 1,11
Свыше 120 до 140	+ 0,75	+ 0,93	+ 1,10	-	-	- 0,46	- 0,26
	+ 0,12	+ 0,30	+ 0,47			- 1,46	- 1,26
Свыше 140 до 160	+ 0,76	+ 0,97	+ 1,16	-	-	- 0,52	- 0,28
	+ 0,13	+ 0,34	+ 0,53			- 1,52	- 1,28
Свыше 160 до 180	+ 0,78	+ 1,01	+ 1,23	-	-	- 0,58	- 0,31
	+ 0,15	+ 0,38	+ 0,60			- 1,58	- 1,31
Свыше 180 до 200	+ 0,89	+ 1,14	+ 1,39	-	-	- 0,86	- 0,34
	+ 0,17	+ 0,42	+ 0,67			- 1,81	- 1,49
Свыше 200 до 225	+ 0,38	+ 1,19	+ 1,46	-	-	- 0,74	- 0,38
	+ 0,84	+ 0,47	+ 0,47			- 1,89	- 1,53
Свыше 225 до 250	+ 0,92	+ 1,24	+ 1,54	-	-	- 0,82	- 0,42
	+ 0,20	+ 0,52	+ 0,82			- 1,97	- 1,57
Свыше 250 до 280	+ 1,03	+ 0,39	-	-	-	- 0,92	- 0,48
	+ 0,22	+ 0,58				- 2,22	- 1,78
Свыше 280 до 315	+ 1,05	+ 1,46	-	-	-	- 1,05	- 0,54
	+ 0,24	+ 0,65				- 2,35	- 1,84
Свыше 315 до 355	+ 1,16	+ 1,62	-	-	-	- 1,20	- 0,60
	+ 0,27	+ 0,73				- 2,60	- 2,00
Свыше 355 до 400	+ 1,18	+ 1,71	-	-	-	- 1,35	- 0,68
	+ 0,29	+ 0,82				- 2,75	- 2,08
Свыше 400 до 450	+ 1,30	+ 1,89	-	-	-	- 1,50	- 0,76
	+ 0,33	+ 0,92				- 3,05	- 2,31
Свыше 450 до 500	+ 1,33	+ 1,97	-	-	-	- 1,65	- 0,84
	+ 0,36	+ 1,00				- 3,20	- 2,39

44

Таблица 21

Предельные отклонения валов для номинальных размеров свыше 500 до 2500 мм

	Интервал размеров, мм				Поля допусков валов, мм
			t 11		b 12	c 12	r 12		b 12		c 13
	Свыше 500 до 560		+ 0,84	- 1,00		- 0,52	+ 0,52				- 0,52
			+ 0,40	- 1,70		- 1,22	+ 0,40		- 1,00		- 1,62
	Свыше 560 до 630		+ 0,89			- 0,58	+ 1,15		- 2,10		- 0,58
			+ 0,45			- 1,28	+ 0,45				- 1,68
	Свыше 630 до 710		+ 1,00			- 0,64	+ 1,30				- 0,64
			+ 0,50	- 1,30		- 1,44	+ 0,50		- 1,30		- 1,89
	Свыше 710 до 800		+ 1,06			- 0,70	+ 1,36				- 0,70
				- 2,10					- 2,55
			+ 0,56			- 1,50	+ 0,56				- 1,95
	Свыше 800 до 900		+ 1,18	- 1,60		- 0,78	+ 1,52				- 0,78
			+ 0,62	- 2,50		- 1,68	+ 0,62		- 1,60		- 2,18
	Свыше 900 до 1000		+ 1,24			- 0,86	+ 1,58				- 0,86
									- 3,00
			+ 0,68			- 1,76	+ 0,68				- 2,26
	Свыше 1000 до 1120		+ 1,44			- 0,94	+ 1,83				- 0,94
			+ 0,78	- 2,00		- 1,99	+ 0,78		- 2,00		- 2,59
	Свыше 1120 до 1250		+ 1,50			- 1,05	+ 1,89				- 1,05
				- 3,05					- 3,65
			+ 0,84			- 2,10	+ 0,84				- 2,70
	Свыше 1250 до 1400		+ 1,76			- 1,15	+ 2,21				- 1,15
			+ 0,96	- 2,50		- 2,40	+ 0,96		- 2,50		- 3,10
	Свыше 1400 до 1600		+ 1,83			- 1,30	+ 2,30				- 1,30
				- 3,75					- 4,45
			+ 1,05			- 2,55	+ 1,05				- 3,25
	Свыше 1600 до 1800		+ 2,12			- 1,45	+ 2,70				- 1,45
			+ 1,20	- 3,20		- 2,95	+ 1,20		- 3,20		- 3,75
	Свыше 1800 до 2000		+ 2,27	- 4,70		- 1,60	+ 2,85		- 5,50		- 1,60
			+ 1,35			- 3,10	+ 1,35				- 3,90
	Свыше 2000 до 2240		+ 2,60			- 1,80	+ 3,25				- 1,80
			+ 1,50	- 4,00		- 3,55	+ 1,50		- 4,00		- 4,60
	Свыше 2240 до 2500		+ 2,75			- 2,00	+ 3,40				- 2,00
				- 5,75					- 6,80
			+ 1,65			- 3,75	+ 1,65				- 4,80
									Таблица 22
	Рекомендуемые поля допусков габаритных размеров
		щитовых элементов мебели
		Параметр			Интервал номинальных				Рекомендуе-
	Наименование элемента								мое поле
						размеров, мм
									допуска
		Длина			От 300 до 1000				js12, js13
	Стенки корпусов изделий				Свыше 1000 до 2000				js11, js12
					До 315					js13
	и перегородки	Ширина
					Свыше 315 до 580					js12
		Толщина			От 16 до 18					js14
					От 322 до 1250				b12, c12,
		Высота								b13
					Свыше 1250до 1724
	Двери накладные								b12, c12
		Ширина			416, 440, 560, 592				b12, c12,
										b13
		Толщина			От 16 до 18					js14

45

Окончание табл. 22

Длина

До 800

js12, js13

Свыше 800 до 1200

js11, js12

Полки

Ширина

До 315

js14

Свыше 315 до 560

js13

Толщина

От 16 до 18

js14

Стенки цокольных ко-

Ширина

92, 108, 140

js13, js14

робок

Стенки ящиков наклад-

Длина

416, 440, 560, 592

b12, c12, b13

Ширина

До 284

js13

ные

Толщина

От 16 до 18

js14

Таблица 23

Рекомендуемые посадки для шиповых соединений мебели и поля допусков

размеров их элементов и брусков

Рекомен-

Тип соединения и

дуемые

Параметр

посадка и

виды брусков

поле до-

пуска

Угловое

концевое

H13

на

шип

одинарный

js13

открытый сквозной

Длина и

ширина

шипа, длина проушины, ши-

h13

рина заплечика, толщина стенки проушины

Толщина шипа

k13

Глубина проушины

H15

Ширина проушины

H13

Угловое

концевое

H13

на шип с потемком

js13

несквозной

Ширина

шипа

и

заплечика, толщина

стенки

h13

гнезда

Толщина шипа

js13

Длина шипа

h15

Глубина гнезда

H15

Ширина и длина гнезда

H13

Угловое серединное

H13

H13

на

шип

одинарный

Za13

k13

сквозной

Толщина

шипа

в

проножках стульев, кресел,

Za13

столов

Толщина шипа в прочих соединениях

k13

Ширина шипа и заплечика, толщина стенок

H13

гнезда

Глубина гнезда

H15

46

Окончание табл. 23

Угловое		концевое			H13
на	шип	двойной			js13
открытый сквозной			Длина и ширина шипа, длина проушины,		h13
			ширина заплечика, толщина стенки проуши-
			ны
			Толщина шипа		js13
			Ширина проушины		H13
			Глубина проушины		H15
Угловое		ящичное			H13
на	шип	открытый			js13
прямой и «ласточ-			Длина шипа		a13
кин хвост»			Толщина шипа		js13
			Толщина стенки проушины, ширина заплечи-		h13
			ка, ширина шипа и длина проушины
			Шаг шипов (толщина шипа плюс ширина		k13
			проушины)
			Ширина проушины		H13
			Глубина проушины		H15
На шкант					H13 H13
					k13 js13
			Длина шканта		h15
			Диаметр шканта для соединения на клею		k13
			Диаметр шканта для соединения без клея		js13
			Диаметр отверстия		H13
			Глубина отверстия		H15
Брусковые детали			Ширина и толщина		js13
			Длина		js14
Бруски,		форми-	Длина		k12
рующие проем
Бруски,		вклады-	Длина		h12
ваемые в проем
Расстояние		между	Для размера, формирующего проем до800		H13
заплечиками			ммв
брусках с шипами			Для размера, формирующего проем свыше		H12
			800 мм
			Для размера, не формирующего проем до 250		h13
			мм
			Для размера, не формирующего проем свыше		h12
			250 мм
Выборка четверти			Ширина и глубина		H15

47

Для обеспечения высокого качества столярных изделий, кроме допусков на линейные размеры, учитывают допуски углов, формы и расположения поверхностей (прямолинейности, плоскостности, параллельности и перпендикулярности), а также допуски расположения осей отверстий для крепежных изделий (шкантов, нагелей, болтов и т. п.).

На сборочных чертежах и чертежах сборочных единиц обозначение допуска состоит из обозначения основного отклонения и номера соответствующего квалитета (рис. 8).

Рис. 8. Обозначение посадки на чертеже сборочной единицы с применением клеевого соединения

Предпочтение необходимо отдавать такому обозначению посадок на чертежах, где отмечена используемая посадка и в скобках– предельные отклонения вала и отверстия.

9. РАСЧЕТЫ СОЕДИНЕНИЙ

Рекомендации для выполнения расчетов

Расчеты соединений необходимы для того, чтобы студенты могли правильно оценить усилия, прикладываемые к соединению, рассчитать необходимую толщину или ширину деталей. Кроме этого расчеты помогут оценить эстетическую сторону проекта, когда изделие смотрится слишком хрупким или, наоборот, слишком массивным.

В резьбовых соединениях проверяют соединение «винт – гайка» на срез резьбы винта или на разрыв. В столярных соединениях проверяют прочность шкантов, шипов, клеевых швов.

Для того чтобы расчеты производились максимально точно, необходимо использовать эргономические данные, основанные на физиологических

48

особенностях человека. При расчетах необходимо учитывать различные мышечные группы, возрастные и половые различия, усилия, вызываемые при выполнении движений в разных направлениях.

9.1 Расчет столярных соединений

Расчет параметров шканта

Размеры шкантов можно рассчитать исходя из размеров соединяемых деталей (рис. 9). Рассчитанные параметры шкантов позволят выполнить прочное, надежное и долговечное соединение.

		d
		0
		S
1	L	0,45l
L
		S0

2 d	2 d
min	min

Рис. 9. Соединение на шканты круглые вставные

Диаметр шканта d находят по формуле d = 0,4S0,

где d – диаметр шканта, мм; S0 – толщина присоединяемой детали, мм, (на-

пример, 20), тогда: d = 0,4 × 20 = 8 мм.

Длину шканта L находят по формуле

L = 5,5…6d,

где d – диаметр шканта, мм; L – длина шканта, мм:

L = 5,5 × 8 = 44 мм;

L1 > L на 2–3 мм.

Расчет прочности соединения на шканты

При использовании вставного круглого шипа вместо прямого плоского целого расход сырья уменьшается и технологический процесс упрощается.

49

Соединение проектируется на двух шипах, так как при постановке двух шипов создается пара сил, противодействующая изгибающему моменту шипа, и опорный момент (момент защемления); при одном шипе поперечный брусок в момент его установки может вращаться и занимать произвольное положение по отношению к вертикальному бруску, кроме того,

требуется больший диаметр шипа при ограниченной толщине бруска

(рис. 10).

Рис. 10. Столярное соединение на вставные круглые шипы

Необходимо выполнить следующие расчеты: расчет на прочность клеевого соединения и расчет на прочность шканта.

Расчет на прочность клеевого соединения

В случае когда шип удерживается в гнезде клеем, растягивающая сила N равна

N = πdlτ,

где l – длина заделанного конца шипа, мм; τ – касательное напряжение, Па; d – диаметр шканта, мм.

Тогда

τ = N £ [τ] ,

πdl

где [τ] – допускаемое напряжение на сдвиг склеенных поверхностей, Па.

Расчет на прочность шканта

Кроме этого можно рассчитать прочность шипов, которая зависит от

внешнего момента М:

М = 1,57d3 + 1,78d3σ,

50