Методички / Конструирование деталей машин

Минимальный вероятностный натяг NPmin = 20,5 – 2,334,4 = 10 мкм. Это больше расчётного натяга.

Вывод. В системе вала принята посадка Ж50M7/k6 с вероятностью Р = 0,99.

Пример 11. Пересчитать на систему вала с основным отклонением Ж50k6 по-

садку Ж50H7/d11 (рис. 32, а).
а)	б)	в)

S min =62

	H7	=80		k6
		S min
				+18
+25
0				+2
			d11
			-80
	Отверстие		-240	Вал
			Вал

D11

+240 +80

Отверстие

S min =112

C11

+290

+130

0

Отверстие

Рис. 32. Поля допусков посадок с зазором

H 7

0,025

Решение. Предельные отклонения размеров (табл. 10): Ж50

Ж50

.

d11

0,240

0,080

Минимальный

зазор Smin = 80 мкм.

Предварительно

принята

посадка

D11

0,240

Ж50

Ж50

0,080

(рис. 32, б). Она даёт минимальный зазор Smin = 80 – 18 = 62 мкм

0,018

k6

0,002

< 80 мкм, что недостаточно. Принята посадка с бóльшим зазором (рис. 32, в)

C11

0,290

Ж50

Ж50

0,130

.

k6

0,018

0,002

Минимальный зазор Smin = 130 – 18 = 112 мкм > 80 мкм.

Вывод. В системе вала принята посадку

Ж50

C11

вместо посадки Ж50

Н 7

в си-

k6

d11

стеме отверстия.

Пример 12. По исходным данным и решению примера 8 рассчитать мини-

мальное давление в соединении с посадкой Ж50H7/r6. Номинальный диаметр d =

	50 мм, минимальный натяг Nmin = 9 мкм, коэффициенты C1 0,7; C2 3,38;				модуль
	упругости Е = 21,5·104 МПа.
		H 7		0,025
	Решение. Предельные отклонения размеров (табл. 10): Ж50		Ж50		.
		r6		0,050
				0,034

Давление в соединении – формула (34):

	9 10 3 104
p	50 0,7 / 21,5 3,38 / 2,15 9,5МПа.

5.3. Посадки подшипников качения

Выбор посадок зависит от вида нагружения колец, действующих нагрузок, ре-

жима работы и условий эксплуатации. Различают три случая нагружения колец подшипников:

1)местное, когда кольцо неподвижно относительно радиальной нагрузки;

2)циркуляционное, когда кольцо вращается относительно радиальной нагруз-

ки;

3)колебательное.

Выбирать посадки следует по учебному пособию [11]. Суть рекомендаций за-

ключается в том, что соединение с валом или корпусом колец, вращающихся отно-

сительно нагрузки, должно осуществляться c натягом, а посадки неподвижных относительно нагрузки колец – с зазором. В этих случаях натяг исключает прово-

рачивание кольца и соответственно развальцовку посадочных поверхностей и кон-

тактную коррозию. Зазор же облегчает монтаж, регулировку зазоров в подшипни-

ках, свободное перемещение при температурных деформациях валов и даёт воз-

можность изменять положение зоны нагружения кольца при его нерегулярном проворачивании.

Предельные отклонения размеров подшипников регламентированы ГОСТ 520, в

соответствии с которым для внутреннего кольца они направлены не в тело детали,

как для основного отверстия, а в минус от номинального размера. Приемлемый натяг при этом обеспечивают формально переходной посадкой (рис. 33, а). Вели-

чину допуска определяют классом точности подшипника: L0, L6 и т.д. – для внут-

реннего диаметра подшипника; l0, l6 и т.д. – для наружного диаметра (lager – под-

шипник).

				H7
l0	l6				es
						L0 k6	H7 l0
				k6
	L6		min	ei		Ж45	Ж75
L0			N
	d	D

Рис. 33, Поля допусков подшипников качения Примеры обозначений подшипниковых посадок редуктора с неподвижными

осями для класса точности 0 (нормальный) приведены на рис. 33, б. Предельные отклонения размеров L0 и l0 приведены в табл. 10.

Пример 13. Выбрать посадки внутреннего кольца подшипника 109 на вал и наружного в корпус цилиндрического двухступенчатого косозубого редуктора.

Рассчитать минимальные зазоры и натяги.

Решение. Силы в зацеплении не меняют направления, поэтому нагружение внутреннего вращающегося кольца циркуляционное, наружного неподвижного кольца – местное. В учебном пособии [11] в этом случае для внутреннего кольца рекомендуют предельные отклонения js6, k6, т6, п6 (последняя для тяжёлого ре-

жима), для наружного — Js6, Js7, H7. Для лёгкого режима работы принято предель-

ное отклонение размера вала k6; для отверстия корпуса - предельное отклонение

H7. Предельные отклонения размеров внутреннего кольца (табл. 10):

Ж45 Lk60 Ж45 0,0120,018 .0,002

Минимальный натяг Nmin = 2 мкм. Предельные отклонения размеров наружно-

го кольца диаметром D = 75 мм [11]:

	H 7		0,30
Ж75		Ж75		.
	l0
			0,013

Минимальный зазор Smin = 0. Обозначение выбранных посадок на сборочном чертеже фиксированного вала приведено на рис. 34.

Ж 75H7/l0

Ж 45 L0/k6

Рис. 34. Подшипниковые посадки

Пример 14. Выбрать посадки подшипников 204 сателлитов планетарного ре-

дуктора.

Решение. В планетарном редукторе нагрузка вращается с внутренним коль-

цом, нагружение которого местное, а наружного - циркуляционное. Принято со-

пряжение внутреннего кольца с осью водила - L0/h6, наружного с ободом сателлита

N7/l0 [11]. Размеры подшипников и предельные отклонения (табл. 10):

	Ж20		L0		Ж20	0,010
			h6			0,013
			N 7				0,008
	Ж47				Ж47		0,033
			l0				0,011

(с сопряжением от зазора S = 13 мкм до натяга N = 10 мкм);

(с сопряжением от зазора S = 3 мкм до натяга N = 33 мкм).

Конструкция подшипникового узла и посадки приведены на рис. 35.

Ж 20 L0/h6	47N7/l0
	Ж
Рис. 35. Посадки подшипников сателлитов

Пример 15. Выбрать посадки подшипников блока с неподвижной осью.

Решение. В блоке при постоянной по направлению нагрузке при вращении наружного кольца нагружение внутреннего кольца на неподвижной оси - местное.

наружного кольца – циркуляционное. Решение аналогично предыдущему: для внут-

реннего кольца сопряжение L0/h6, для наружного при нормальном режиме и пере-

менной нагрузке N7/l0 [11]. Конструкция подшипникового узла блока и посадки приведены на рис. 36.

Ж70 L0/h6	125HN7/l0
	Ж

Рис. 36. Конструкция подшипникового узла блока

Пример 16. Выбрать посадки подшипников 3514 дебалансного вала машины для уплотнения балласта.

Решение. На дебалансный вал действует, в основном, центробежная сила, вра-

щающаяся вместе с внутренним кольцом, нагружение которого местное, нагруже-

ние наружного кольца - циркуляционное. Принято сопряжение внутреннего кольца с валом L0/js6, наружного с корпусом при тяжёлом режиме работы N7/l0 [11]. Раз-

меры колец: d = 70 мм, D = 125 мм. Размеры подшипников с предельными откло-

нениями (табл. 10):

	Ж70	L0		Ж70		0,015
						0,0095
		js 6
						0,0095
			N 7				0,012
	Ж125				Ж125		0,052
			l0				0,018

(с сопряжением от зазора S = 9,5 мкм до натяга N = 24,5 мкм);

(с сопряжением от зазора S = 6 мкм до натяга N = 52 мкм).

5.4.Посадки в шпоночных и шлицевых соединениях

Вкомбинированных шпоночно–прессовых соединениях прессовое соединение может быть основным и вспомогательным. Шпонки при основном прессовом со-

единении и посадках ступицы колеса на вал Н7/r6, H7/s6 или Н7/t6 рассчитывают на смятие при допускаемых напряжениях [ см] = 150...200 МПа. При основном шпоночном соединении прессовую посадку Н7/р6 используют для частичной раз-

грузки шпонки и центровки деталей. Шпонки в этом случае рассчитывают при

[ см] = 80...120 МПа.

Для размеров шпоночных пазов установлены поля допусков для трёх типов призматических соединений (I — свободные, II — нормальные, III — плотные).

Данные для выбора шпоночных посадок приведены в табл. 14. Пример изображе-

ния размеров и посадок шпонки на чертеже приведен на рис. 37. При этом на сбо-

рочном чертеже указывают два сопряжения шпонки: с валом 20N9/h9 и ступицей

20Js9/h9.

	20 Js9/h9
4,9
	12
7,5	-0,2	+0,2
	62,5	74,9
Ж 70 H7/p6
	20 N9/h9

Рис. 37. Простановка размеров и посадок шпоночного соединения

Таблица 14. Поля допусков для размеров шпонок

Вид предельного отклонения

Тип соединения

I

II

III

На шпонке

h9

h9

h9

Для ширины паза b

на валу

H9

N9

P9

во втулке

D10

Js9

P9

Высота шпонки h, мм

2...6

6...18

18...50

t1

+0,1

+0,2

+0,3

0

0

0

Для глубины пазов

d – t1

0

0

0

–0,1

–0,2

–0,3

t2, d + t2

+0,1

+0,2

+0,3

0

0

0

Для длины шпоночного паза l

H15

Таблица 14. Предельные отклонения ширины шпонки

Ширина шпонки b, мм

3…6

6…10

10…18

18…30

Наибольшее предельное отклоне-

-30

-36

-43

-52

ние h9, мкм

Шпоночное соединение обозначают по типу «Шпонка 20 12 90 ГОСТ

23360-78». В условном обозначении цифры обозначают размеры b (ширину) h

(высоту) l (длину).

Шлицевые соединения применяют при значительных нагрузках и заменяют шпоночные при необходимости постановки двух и более шпонок. Наибольшее распространение получили соединения с прямобочными и эвольвентными профи-

лями. Размеры прямобочных соединений подразделяют на лёгкую, среднюю и тя-

жёлую серии. Применяют три способа центрирования отверстия ступиц (втулок) на шлицевом валу:

1)по внешнему диаметру шлицев D с радиальным зазором по внутреннему диаметру d шлицев;

2)по внутреннему диаметру d с зазором по D;

3)по боковым сторонам шлицев b с радиальными зазорами по d и D.

Центрирование по b обеспечивает наиболее равномерное распределение нагруз-

ки по шлицам. Его применяют при тяжёлых условиях работы. Центрирование по D

или d обеспечивает хорошую соосность вала и ступицы. Конкретный центрирую-

щий диаметр назначают по технологическим соображениям. Например, при твёр-

дости материала втулки Н < 350HB рекомендуется центрирование по D. Тогда цен-

трирующие поверхности отверстия калибруют протяжкой, а вал – шлифованием.

При Н > 350НВ центрирующие поверхности d обрабатывают шлифованием.

Посадки шлицевых соединений входят составной частью в обозначение соеди-

нения, которое выполняют для прямобочных шлицев по типу [8]:

	d 8 46	H 7	50	H12		9		D9			или
		js 6		a11				k7
	D 8 46 50				H 7		9		F8		,
					js 6				js 7

где d и D — поверхности центрирования (внутренний диаметр d либо наружный диаметр D); z = 8 – число шлицев; d = 46 мм – внутренний диаметр; D = 50 мм – наружный диаметр; b = 9 мм – ширина зуба.

Поле допусков центрирующего диаметра назначают по высокому квалитету

(6...7). При этом рекомендуют посадки с зазором или переходные. Для нецентри-

рующего диаметра назначают посадку Н12/а11, которую в обозначении можно опускать. Выбор посадок по b зависит от поверхности центрирования и принимают по справочнику [2]. Обозначение шлицевого вала содержит номинальные размеры и предельные отклонения вала (в числителе), например:

d – 8 46js6 50a11 9k7 ГОСТ 1139-80;

шлицевого отверстия: d – 8 46H7 50Н12 9D9.

Эвольвентные шлицевые соединения обозначают:

а) при центрировании по наружному диаметру D с посадкой H7/g6 и посад-

кой по нецентрирующим поверхностям зубьев 9H/9g:

60 H7/g6 3 × 9H/9g ГОСТ 6033-80.

При этом обозначение шлицевого вала - 60 g6 3 × 9g, а шлицевой втулки -

60 Н7 3 × 9Н. В примере обозначения H7/g6 – посадка по центрирующему наружному диаметру, 9H/9g - посадка по нецентрирующим поверхностям зубьев.

б) при центрировании по боковым сторонам зубьев с посадкой по нецентри-

рующим поверхностям зубьев 9H/9g:

60 3 × 9H/9g ГОСТ 6033-80.

Впоследнем примере номинальный наружный диаметр D = 60 мм, модуль т

=3 мм.

5.5. Сопряжения деталей машин

Назначение посадки конкретного сопряжения связано с выбором системы по-

садки, вида посадки и квалитета. Выбор системы посадки зависит от технологии изготовления сопряжённых деталей и от использования покупных деталей. Эконо-

мически целесообразно необходимый вид посадки осуществлять путем варьирова-

ния отклонения вала при постоянных предельных размерах отверстия, т.е. исполь-

зовать систему отверстия. Её обозначают буквой Н в числителе обозначения посадки; например, Ж40Н7/р6.

Но при использовании покупной детали, например, подшипника качения, его наружное кольцо (вал) имеет размеры, которые невозможно изменить механиче-

ской обработкой, и необходимо использовать систему вала. При проектировании

гладких валов также используют систему вала для упрощения технологии изго-

товления. Причём в этом случае для всей поверхности вала назначают не основное отклонение h, а сопряжение, выбранное для внутреннего кольца подшипника,

например k, m и др. (см. п. 5.3).

Выбранная посадка деталей должна обеспечить надёжную и долговечную рабо-

ту машины. Рекомендации по выбору посадок для наиболее характерных соедине-

ний, за исключением изложенных в данном разделе, приведены в табл. 15.

Таблица 15. Рекомендуемые посадки

	В системе	В системе		Дополни-
			Примеры применения	тельные
	отверстия	вала
				сведения
	H7/c8	С7/h8	Подшипники скольжения при высокой температуре экс-	—
			плуатации
	H7/d11	D7/h11	Центрирующие пояски накладных крышек подшипников	—
			Муфты, свободно сидящие на валах грубых механизмов,
	H11/d11*	D11/h11	центрирующие буртики на фланцевых полумуфтах, коль-	—
			цевой выступ врезной крышки по ширине с канавкой кор-
			пуса
			Зубчатые колёса при большой длине ступицы для лёгкого	Блоки
	H7/e8*	E8/h6	скольжения, подшипники скольжения с точным сопряже-	зубчатых
			нием при > 150 с-1, сальники	колёс
	H9/e8	E9/h8	Колёса, свободно вращающиеся на валах со значительной
	H9/e9	E8/h8	скоростью; центрирующие буртики муфт; муфты сцепные
	H7/f7*	F7/h6	кулачковые, перемещающиеся вдоль шпонок и шлицев;	> 5 м/с
			гребень в пазу кулачково-дисковой муфты; подшипники
	H9/f9	F9/h9
			скольжения при невысокой точности и высокой скорости
	H6/f6	F7/h6	Подшипники скольжения для особо точных сопряжений	150 с-1
	H7/g6*	G7/h6	Лёгкая установка сменных колес	На шлице-
				вых валах
	H7/h6*		Сменные колёса; фрикционные и продольно–свёртные	Шкивы со
	H8/h8*		муфты; шкивы при невысоких требованиях к соосности,	шпонкой
	H9/h9*		небольших и спокойных нагрузках; стаканы и накладные	или
			крышки в корпус; установочное штифтовое соединение	штифтом
	H11/h11		Дистанционные втулки	—
	H7/js6*	Js7/h6	Шкивы на валу двигателя, колёса при большой длине сту-	Шкивы и
			пицы, колёса при лёгких нагрузках в неответственных пе-	колёса со
			редачах, наружный диаметр врезной крышки	шпонкой
	H7/k6*	K7/h6	Шкивы и звёздочки при нереверсивной спокойной нагруз-	Со