2.2 Определение посадок в сопряжениях деталей

сборочной единицы (узла)

Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Она характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.

Посадка может быть: с зазором, натягом или переходная (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схемы полей допусков посадок:

а – с зазором;

б – с натягом;

в – переходная;

D_max – максимальный диаметр отверстия, мм;

D_min – минимальный диаметр отверстия, мм;

d_max – максимальный диаметр вала, мм;

d_min – минимальный диаметр вала, мм;

EI – нижнее предельное отклонение отверстия, мкм;

ei – нижнее предельное отклонение вала, мкм;

ES – верхнее предельное отклонение отверстия, мкм;

es – верхнее предельное отклонение вала, мкм;

T_D – допустимый диаметр отверстия, мм (мкм);

T_d – допустимый диаметр вала, мм (мкм);

S_max – максимальный зазор, мм (мкм);

S_min – минимальный зазор, мм (мкм);

N_max – максимальный натяг, мм (мкм);

N_min – минимальный натяг, мм (мкм)

Посадки с зазором – посадки, при которых разность между охватывающим и охватываемым размерами определяет характер соединения, или посадку (рисунок 3, а).

При этом поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, а также компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, погрешности сборки.

Для наиболее ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкостного трения, зазоры подсчитываются на основе гидродинамической теории трения.

В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения беспрепятственной сборки деталей (в особенности сменных). Их относительная неподвижность обеспечивается дополнительным креплением шпонками, винтами, болтами, штифтами.

Выбор посадки для неподвижного соединения производится таким образом, чтобы наименьший зазор обеспечивал компенсацию отклонений формы и расположения сопрягаемых поверхностей, если они не ограничиваются полями допусков размеров этих поверхностей. Кроме того, наименьший зазор должен включать, если это необходимо, запас на регулирование взаимного расположения деталей в сборе, их центрирование, а также запас на свободное вхождение одной детали в другую, что особенно важно в условиях автоматической сборки.

Наибольший зазор в посадках неподвижных соединений определяется из допустимого эксцентриситета или смещения осей (плоскостей симметрии) сопрягаемых деталей, который может быть ограничен либо требованиями к точности механизма, либо для уменьшения динамических воздействий (вибраций, ударов).

Когда охватываемый размер до сборки больше охватывающего, разность между ними, характеризующая прочность неподвижного соединения, называется натягом (рисунок 3, б).

Посадки с гарантированным натягом применяют для получения неподвижных неразъемных соединений, причем относительная неподвижность сопрягаемых деталей обеспечивается благодаря упругим деформациям, возникающим при соединении вала с отверстием. При этом предельные размеры вала больше предельных размеров отверстия.

В некоторых случаях для повышения надежности соединения дополнительно используют штифты или другие средства крепления, при этом крутящий момент передается штифтом, а натяг удерживает деталь от осевых перемещений.

Благодаря надежности и простоте конструкции и сборки узлов, включающих в себя соединения с натягом, применяются во всех отраслях машиностроения (например, при сборке оси с колесом для железнодорожного транспорта, втулок с валами, ступицы червячного колеса с венцом).

Выбор способа получения соединения (под прессом, с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали) определяется конструкцией деталей, их размерами, требуемым натягом и другими факторами.

Надежность посадок с натягом зависит от многих факторов: механических свойств материалов соединяемых поверхностей, шероховатости и геометрии поверхностей, конструктивных факторов, величины натяга, метода сборки. Одна часть этих факторов учитывается при расчете посадки с натягом, а другую часть учесть в расчетах трудно или невозможно, поэтому в ответственных случаях выбранную в соответствии с расчетом посадку рекомендуется проверять экспериментально.

Переходные посадки – посадки, при которых возможно получение как зазора, так и натяга (рисунок 3, в).

Выбор различных посадок для подвижных и неподвижных соединений можно производить на основании предварительных расчетов, экспериментальных исследований или ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны.

В рассматриваемом случае мы выбираем следующие посадки, ориентируясь на аналогичные соединения:

1) ;

сопряжение вала и отверстия в системе отверстия, то есть необходимая посадка достигается обработкой (шлифовкой, полировкой) вала;

вал имеет номинальный диаметр 45 миллиметров, поле допуска «t» на его диаметр назначено с положительными отклонениями размера по 6–му квалитету, то есть минимальное и максимальное отклонения размера равны от +54 мкм до +70 мкм;

таким образом, фактический диаметр вала лежит в диапазоне 45,054 мм ≤ Ø _вала ≤ 45,070 мм;

отверстие имеет номинальный диаметр также 45 мм, однако его поле допуска «H» назначено с положительными отклонениями размера по 7–му квалитету, что означает минимальное и максимальное отклонения размера от номинала от 0 мкм до +27 мкм;

следовательно, фактический диаметр отверстия лежит в диапазоне 45,000 мм ≤ Ø _отв. ≤ 45,027 мм;

2) ;

сопряжение вала и отверстия в системе отверстия, то есть необходимая посадка достигается обработкой (шлифовкой, полировкой) вала;

вал имеет номинальный диаметр 80 миллиметров, поле допуска «h» на его диаметр назначено с отрицательными отклонениями размера по 9–му квалитету, то есть минимальное и максимальное отклонения размера равны от 0 мкм до –87 мкм;

таким образом, фактический диаметр вала лежит в диапазоне 79,913 мм ≤ Ø _вала ≤ 80,000 мм;

отверстие имеет номинальный диаметр также 80 мм, однако его поле допуска «H» назначено с положительными отклонениями размера по 7–му квалитету, что означает минимальное и максимальное отклонения размера от номинала от 0 мкм до +35 мкм;

следовательно, фактический диаметр отверстия лежит в диапазоне 80,000 мм ≤ Ø _отв. ≤ 80,035 мм.