Тема 5.2 Модель стандартизации основных норм взаимозаменяемости

Ответить на вопросы.

1.Для чего предназначена система допусков и посадок?

2.Что такое взаимозаменяемость?

3.Напишите определения основных понятий допусков и посадок.

4.Составьте ряд чисел R40.

5.Начертите и опишите рис.1.

1.Выбор системы посадок, квалитетов и вида посадок

В машиностроении преимущественно применяют посадки системы отверстия. Посадки системы вала применяют для соединения нескольких деталей с гладким валом (штифтом) по разным посадкам (например, установка нескольких подвижных блоков в обойме на одну ось); для установки изделий массового производства в корпусные детали (например, для соединения наружных колец подшипников качения с корпусами). В приборостроении точные оси малого диаметра (менее 3 мм) часто изготавливают из гладких калиброванных прутков, в этих случаях система вала находит широкое применение. При выборе квалитетов необходимо учитывать ряд общих положений.

Наличие посадок и их видов. В интервале размеров от 1 до 500 мм посадки с зазором установлены в квалитетах 4-12, переходные – в квалитетах 4-7, посадки с натягом – в квалитетах 5-8. Если вид посадки определяют по результатам расчета, то квалитет выбирают одновременно с посадкой. При подборе квалитетов часто используют опыт проектирования и эксплуатации аналогичных изделий. В машинах и приборах при высоких требованиях к ограничению разброса зазоров и натягов посадок применяют для отверстий квалитет 7, для валов квалитет 6; при особо высоких требованиях к точности соединений (узлы подшипников качения высокой точности в приборах) применяют для отверстий квалитет 6 и для валов квалитет 5; при менее высоких требованиях к ограничению разброса зазоров и натягов для упрощения технологии можно применять квалитет 8; в соединениях, допускающих большие зазоры, и для облегчения сборки применяют квалитеты 9-12; допуски свободных размеров назначаются по квалитету 12 и грубее. Учитывая повышенные требования к качеству машин и приборов, рекомендуется шире применять квалитеты 6-8.

Основной причиной потери работоспособности машинами серийного выпуска является снижение точности в результате износа основных деталей и соединений, поэтому в настоящее время распространен метод назначения допусков и выбора посадок с зазором, основанный на гарантированных запасах точности эксплуатационных показателей машин. Суть этого метода заключается в том, что на основные детали и соединения назначают несколько завышенные допуски, которые должны обеспечивать эксплуатационные показатели машин (точность вращения шпинделя, перемещения суппорта и пр.), а также компенсировать погрешности изготовления и сборки. Такой допуск называют функциональным. Он включает в себя эксплуатационный допуск, обеспечивающий запас точности деталей и их соединений с целью сохранения работоспособности машины в течение намеченного срока службы, и конструктивный допуск, обеспечивающий компенсацию погрешностей изготовления деталей и сборки изделий. Таким образом, функциональные допуски отдельной детали и посадки с зазором будут определяться суммой названных допусков.

2.Выбор посадок.

Основными характеристиками посадок являются наименьшие натяги или зазоры и их допуски. При переходе от посадок с большими зазорами (образованными полями а, А) к посадкам с большими натягами (образованными полями zс, ZC) при неизменном номинальном размере наименьшие зазоры уменьшаются и наименьшие натяги увеличиваются. У переходных посадок в том же направлении (от поля j_s, J_s к полю n, N) повышается вероятность получения натягов. При переходе к менее точным квалитетам при одинаковых посадках и номинальных размерах значения S _min и N _min не изменяются, но допуски посадок при этом увеличиваются. Например, допуск посадки H 7/ f 7 в 1,5 раза больше допуска посадки H 6/ f 6 при S _min = 20 мкм. С увеличением допуска посадки утрачивают определенность характера соединения, что особенно нежелательно для посадок с натягами и переходных. Поэтому указанные посадки образуют полями допусков не грубее IT 8. Для правильного применения посадок необходимо знать их основные свойства.

Посадки с натягом по значению гарантированного натяга подразделяют на три подгруппы. Посадки с минимальным гарантированным натягом (Н 7/ р 6, Р 7/ h 6, Н 6/ р 5, P 6/ h 5) применяют при малых нагрузках и для уменьшения деформаций собранных деталей. Неподвижность соединения обеспечивают дополнительным креплением. Эти посадки допускают редкие разборки. Посадки с умеренными гарантированными натягами (0,0002-0,0006) D (H 7/ r 6, H 7/ s 6, H 8/ s 7, H 7/ t 6, R 7/ h 6, T 7/ h 6, H 6/ r 5, H 6/ s 5) допускают передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления, а также с дополнительным креплением; могут применяться для передачи больших нагрузок, если прочность деталей не позволяет применить посадки с большими натягами, сборка может производиться под прессом или способом термических деформаций. Посадки с большими гарантированными натягами (0,001-0,002) D (Н 7/ u 7, Н 8/ u 8, U 8/ h 7, H 8/ x 8, Н 8/ z 8) передают тяжелые и динамические нагрузки без дополнительного крепления. Необходима проверка соединяемых деталей на прочность; сборка осуществляется в основном способом термических деформаций.

Переходные посадки образуются полями допусков, которые установлены в квалитетах 4-8 и характеризуются возможностью получения сравнительно небольших зазоров или натягов. Они применяются в неподвижных разъемных соединениях при необходимости точного центрирования, при этом необходимо дополнительное крепление собранных деталей. Посадки с более вероятными натягами (Н 7/ m 6, M 7/ h 6, Н 7/ n 6, N 7/ h 6 и др.) применяют при больших ударных нагрузках, при повышенной точности центрирования и редких разборках, а также при затрудненной сборке вместо посадок с минимальным гарантированным натягом.

Посадки с равновероятными натягами и зазорами (H 7/ k 6, K 7/ h 6 и др.) имеют наибольшее применение из переходных посадок, так как для сборки и разборки не требуют больших усилий и обеспечивают высокую точность центрирования. Посадки с более вероятными зазорами (H 7/ j_s 6, J_s 7/ h 6 и др.) применяют при небольших статических нагрузках, частых разборках и затрудненной сборке, а также для регулирования взаимного положения деталей.

Посадки с зазором образуются полями допусков а – h и А – Н, установлены в квалитетах 4-12 и применяются в неподвижных и подвижных соединениях для облегчения сборки при невысокой точности центрирования, для регулирования взаимного положения деталей, для обеспечения смазки трущихся поверхностей (подшипники скольжения) и компенсации тепловых деформаций, для сборки деталей с антикоррозийными покрытиями. Посадки с S _min = 0(H / h) обеспечивают высокую точность центрирования и поступательного перемещения деталей в регулируемых соединениях и могут заменять переходные посадки.

Для подбора посадок применяют методы подобия и расчетный. В методе подобия используют рекомендации по применению различных посадок, разработанных в результате обобщения опыта проектирования и эксплуатации разнообразных машин, механизмов, приборов. При подборе посадок необходимо учитывать конструктивные и эксплуатационные особенности проектируемого соединения. Например, зазоры и натяги для стандартных посадок установлены для следующих условий: нормальная температура работы соединений t = 20 °С; соединяемые детали изготовлены из материалов с одинаковыми или близкими температурными коэффициентами линейного расширения; отношение длины соединения к диаметру l / D» 1,5. Если перечисленные условия не выполнены, то выбор посадок корректируется. При l / D > 1,5 принимают посадки с большими зазорами, а при l / D < 1,5 – с меньшими.

При больших тепловых деформациях отверстия выбирают посадку с уменьшенным зазором, а при больших тепловых деформациях вала – с увеличенным зазором. Для посадок с натягами при малой длине напрессовки увеличивают натяги и уменьшают их с увеличением длины; для соединения тонкостенных деталей или деталей, изготовленных из малопрочных материалов, применяют посадки с меньшими натягами и т.д. Метод подобия характеризуется отсутствием точных критериев и требует большого опыта проектирования. Расчетный метод дает более обоснованные результаты. Однако неисчерпаемое разнообразие соединений препятствует созданию универсального метода расчета посадок.

Разработаны методы расчета натягов в неподвижных посадках, в соединении подшипников качения с валами, для вычисления зазоров в подшипниках скольжения. При расчете неподвижные посадки подбирают, исходя из следующих условий: при наименьшем натяге соединение должно передавать действующие нагрузки, а при наибольшем натяге в материале соединяемых деталей не должны возникать остаточные деформации. Для подшипников скольжения зазор между цапфой и вкладышем подшипника определяют из расчета, основанного на гидродинамической теории смазки. Зазор в опоре должен обеспечивать полное разделение маслом трущихся поверхностей при заданном режиме работы опоры. По расчетному значению зазора подбирают стандартную посадку.

3.Допуски и посадки подшипников.

Подшипники качения являются стандартными изделиями, которые изготавливают на специализированных государственных подшипниковых заводах (ГПЗ). Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям колец и ограниченной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и дорожками качения колец. Вследствие особо высоких требований к точности указанных элементов используют принцип групповой (селективной) сборки.

На шариковые и роликовые подшипники с внутренним диаметром 0,6-2000 мм устанавливают пять классов точности подшипников. Классы точности подшипников качения обозначают в порядке повышения точности арабскими цифрами 0; 6; 5; 4 и 2. Класс точности проставляют через тире перед условным числовым обозначением подшипника, например 5-208, 6-36205. Нулевой класс в обозначениях не указывают, поскольку он является основным для всех типов подшипников качения. Чем выше класс точности, тем более ограничена номенклатура типоразмеров изготавливаемых по ним подшипников. Это объясняется как сужением области их применения, так и существенным повышением относительной стоимости. С повышением класса точности возрастают точностные требования ко всем элементам подшипников как внутренним, обеспечивающим точность вращения и зазоры, так и внешним, обеспечивающим посадку колец в изделии.

В подшипниках качения оба кольца принимают в качестве основных деталей системы допусков (рис.2).

n

m

k

h

g

H

j_s

N _min

Рис.2. Образование посадок подшипника качения

S_m

Широкое распространение в конструкциях машин имеют шпоночные соединения. Для ширины шпонки установлено поле допуска h 9. Высоту призматических шпонок выполняют по h 11 (при высоте 2-6 мм по h 9), длину l по h 14, длину пазов по Н 15, диаметр сегментных шпонок d по h 12. Допуск всегда направлен «в тело», что гарантирует собираемость.

По ширине для призматических шпонок предусмотрено три варианта соединения:

· свободное (вал H 9/ h 9, втулка D 10/ h 9);

· нормальное (вал N 9/ h 9, втулка J_s 10/ h 9);

· плотное (вал P 9/ h 9, втулка P 9/ h 9).

Для сегментных шпонок применяют только нормальное и плотное соединение. Поля допусков для обоих типов шпонок одинаковы, посадки выполняют только в системе вала (основная деталь – шпонка). Это позволяет ограничить номенклатуру размеров калиброванной стали для шпонок, точность изготовления которой без дополнительной обработки обеспечивает точность h. Для передачи больших крутящих моментов в современном машиностроении применяют шлицевые соединения. Ниже приведены примеры условных обозначений прямобочных шлицевых соединений, в которых стоящая вначале буква указывает на принятый метод центрирования, последующие числовые значения соответствуют числу шлиц z, внутреннему диаметру d, наружному диаметру D и ширине зуба b:

;

;

.

Поля допусков и посадки по каждому из трех элементов шлицевого соединения указаны непосредственно после числового значения по ГОСТ 25346-82. В условном обозначении допускается не указывать посадку по нецентрирующему диаметру, поскольку отклонение таких диаметров определяется ГОСТом и выбирается из ряда: a 11, b 12, H 11, H 12.

Профиль эвольвентных шлицев имеет большую боковую поверхность соприкосновения. Такое соединение прочнее, чем у соединений с прямобочным профилем, поскольку имеет бόльшее сечение в основании зуба.

Основным является центрирование по боковым сторонам зубьев, при котором в отличие от прямобочных достигается достаточно хорошая соосность деталей.

Условное обозначение эвольвентных шлицевых соединений содержит значения номинального диаметра соединения D, модуля m, обозначение посадки соединения, помещаемое после размеров центрирующих элементов.

Например: 50 ´ 2 ´ 9 Н /9 g c центрированием по боковым сторонам зубьев и посадкой 9 Н /9 g; 50 ´ Н 7/ g 6 ´ 2 с центрированием по наружному диаметру и посадкой Н 7/ g 6; i 50 ´ 2 ´ H 7/ g 6 при центрировании по внутреннему диаметру.

Эвольвентные шлицевые соединения контролируют комплексными проходными и гладкими непроходными калибрами.

Дата добавления: 2014-01-15