Понятие о посадках. Зазор. Натяг. Переходные посадки

ЛЕКЦИЯ № 3 Понятие о посадках. Зазор. Натяг. Переходные посадки ПЛАН ЛЕКЦИИ 3.1 Понятие о посадках 3.2 Схемы расположения полей допусков отверстия и вала в посадках с зазором, с натягом и переходных 3.3 Системы образования посадок 3.4 Расположение полей допусков основного отверстия и основного вала 3.5 Области предпочтительного применения системы отверстия и системы вала при проектировании машин 3.1 Понятие о посадках Соединение - это состояние, при котором 2 детали имеют элементы входящие друг в друга. В международной практике условлено принимать номинальные размеры элементов, образующих соединение равными по величине и называть номинальным размером соединения. На сборочных чертежах предельные отклонения принято обозначать: над чертой - отклонения охватывающего размера (отверстия), под чертой охватываемого (вала) (рис17). Рисунок 17 - Обозначение предельных отклонений на сборочных чертежах. Например: 36 или 36 В изделиях детали собираются в определенные сборочные единицы и в зависимости от условий работы имеют различный характер соединения, определяемый величиной получающихся в нем зазоров S или натягов N. Данное определение относится к посадке, которая характеризует или свободу относительного перемещения деталей при наличии зазора или степень сопротивления их взаимному смещению, когда в соединении натяг. Иными словами посадка - это характер соединения, показывающий возможность деталей перемещаться относительно друг друга или оставаться неподвижными под действием внешней нагрузки. В технике используют следующие виды посадок: - с зазором, - с натягом, - переходные. Величины зазоров или натягов определяются разностью размеров вала и отверстия. Если размер отверстия больше размера вала, то разность называют зазором, а если до сборки размер вала был больше размера отверстия - натягом. В расчетах натяг может быть выражен как отрицательный зазор (рис.18). Рисунок 18 - Посадки: а) с зазором; б) с натягом 3.2 Схемы расположения полей допусков отверстия и вала в посадках с зазором, с натягом и переходных Посадки образуются сочетанием полей допусков отверстий и валов. Посадки с зазором используются для создания подвижных разъемных соединений. Характеризуются наличием зазора S между соединяющимися деталями. Зазор - это разность размера отверстия и размера соединяемого с ним вала, при условии, что отверстие больше вала. S = D - d, если D  d Для выполнения условия на сборке D  d необходимо создать сочетание полей допусков, в котором поле допуска отверстия лежало бы выше поля допуска соединяемого с ним вала (рис.19). Рисунок 19 - Образование посадки с зазором. Зазор, образующийся между сопрягаемыми деталями не является величиной постоянной, а колеблется от наименьшего до наибольшего предельных значений. Наибольший предельный зазор Smax = Dmax - dmin или Smax = ES - ei Наименьший предельный зазор Smin = Dmin - dmax или Smin = EI - es Появление на сборке предельных зазоров весьма маловероятно. В подавляющем большинстве сборок будут получаться зазоры близкие к среднему Sср = Стабильность возникновения зазоров, близких к среднему значению характеризуется допуском зазора Ts = Smax - Smin или T = TDTd Посадки с натягом используются для создания неподвижных, неразъемных в процессе эксплуатации соединений. Детали в таких соединениях удерживаются относительно друг друга силой трения, возникающей на контактирующих поверхностях. Источником силы трения является упругая деформация деталей, возникающая вследствие натяга при сборке. Натяг i - это разность размера вала и размера соединяемого с ним отверстия, существующее до сборки, при условии что вал больше отверстия. i = d - D, если d  D Для обеспечения на сборке условия d  D необходимо, чтобы поле допуска вала лежало выше поля допуска отверстия (рис.20) Рисунок 20 - Образование посадки с натягом Натяг, точно также как и зазор, образующийся между сопрягаемыми деталями не является величиной постоянной, а колеблется от наименьшего до наибольшего предельных значений. Наибольший предельный натяг imax = dmax - Dmin или imax =es - ei Наименьший предельный натяг imin = dmin - Dmax или imin = ei - es В большинстве случаев будут получаться натяги, близкие к среднему iср = Стабильность соединения определяется допуском натяга. Ti = imax - imin или Ti = TDTd Переходные посадки - используются для центрирования деталей (степень совпадения осей при сборке) . В переходных посадках, в зависимости от случайного соотношения размеров отверстия и вала могут получаться как зазоры, так и натяги. Для этого поля допусков отверстий или валов должны перекрываться частично или полностью (рис 21). При анализе переходной посадки с функциональной точки зрения интересуются в основном двумя вопросами: - какова ожидается точность центрирования? - какие усилия потребуются для сборки деталей? Для ответа на эти вопросы необходимо рассчитать наибольший предельный натяг и наибольший предельный зазор, возможный при данном сочетании полей. Рисунок 21 - Образование переходной посадки. Подводя итог сказанному отметим, что в зависимости от величины зазоров и натягов, возможны два типа посадок: подвижные - с зазором и неподвижные, к которым относятся посадки с натягом и переходные Smax = Dmax - dmin ,или Smax = ES - ei imax = dmax - Dmin, или imax =es - ei Если окажется, что Smax  imax, , то в подавляющем большинстве сборок будут получаться зазоры, близкие к среднему: Sср = Такое соединение будет обеспечивать удовлетворительное центрирование, а для его сборки не потребуется больших усилий. Если окажется , что imax  Smax , то в большинстве сборок будут получаться натяги близкие к средним: iср = Стабильность возникновения зазоров или натягов близких к средним характеризует допуск переходной посадки: Tпер.пос. = smax  imax , или Tпер.пос = TD + Td 3.3 Системы образования посадок С точки зрения прочности соединения, показанные на схеме сочетания полей допусков, имеющие iср = const одинаковы (рис.22). Рисунок 22 - Возможные варианты образования посадок с натягом Произвольное расположение таких сочетаний конструктором приведет к росту номенклатуры технологической оснастки - режущего и мерительного инструмента, приспособлений. Чтобы избежать этого посадки образуют в двух системах: 1 Вала 2 Отверстия. 3.4 Расположение полей допусков основного отверстия и основного вала В системе отверстия для получения различных зазоров или натягов посадки образуются за счет соединения различных валов с основным отверстием H, нижнее отклонение которого равно нулю, т.е. нижняя граница совпадает с номиналом. В системе отверстия для одного номинального размера и одного квалитета предельные отклонения отверстия H остаются для всех посадок постоянными, а образование посадок идет за счет изменения предельных отклонений валов (рис.23). Рисунок 23 - Образование посадок в системе отверстия На размерной схеме в сочетании с полем допуска одного отверстия поле допуска вала 1 даст посадку с зазором, поле допуска вала 2 - переходную, поле допуска вала 3 - с натягом. Посадки в системе вала образуются соединением основного вала с неосновными отверстиями. Верхнее отклонение основного вала равно нулю, т.е. верхняя граница поля допуска совпадает с номиналом (рис.24). Рисунок 24 - Образование посадок в системе вала Характер посадки создается за счет перемещения поля допуска отверстия: поле допуска первого отверстия - посадка с зазором, поле допуска второго отверстия - посадка переходная, поле допуска третьего отверстия - посадка с натягом. 6.5 Области предпочтительного применения системы отверстия и системы вала при проектировании машин Наибольшее распространение в технике получила система отверстия, как более технологичная, позволяющая свести к минимуму ассортимент технологической оснастки, необходимой для изготовления отверстия (наиболее дорогостоящей, размерной). Обработка отверстий значительно сложнее, чем обработка валов. Для обработки отверстий используют сложный, дорогостоящий, так называемый мерный (дающий определенного размера поверхности) инструмент - сверла, зенкеры, развертки, протяжки. Валы же независимо от размера обрабатываются одним и тем же инструментом - резцом, шлифовальным кругом. Однако в некоторых случаях, используют систему вала. К ним относятся: 1 Соединения наружных колец подшипников качения с корпусом, т.к. подшипники изготавливают специализированные заводы, присоединительные размеры постоянны. Требуемый характер посадки достигается за счет изменения диаметра отверстия в корпусе. 2 В шарнирных соединениях, где деталь со свободной посадкой размещается на валу, который с натягом крепится в корпусной детали (рис. 25). 3 Для длинных трансмиссионных валов, когда на одном валу устанавливается ряд деталей с различными посадками. 4 При использовании волоченого металла (прутков, калиброванных валов). Валики, полученные волочением не имеет смысла дополнительно обрабатывать резанием для создания необходимой посадки, т.к. они имеют высокую точность размеров и форм. Максимальный диаметр калиброванных валов равен 50 мм. Валы из серебрянки имеют диаметр до 25 мм. Серебрянка после волочения имеет дополнительную обработку - шлифовку, полировку. Изготавливается из специальных сталей. Рисунок 25 – Пример применения системы вала (сопряжение поршень – палец – втулка верхней головки шатуна компрессора)