OVZ_L2_L3 (2)

Лекция 2: Соединение и посадки.

Предметом курса «Основы взаимозаменяемости» является выяснение условий обеспечения взаимозаменяемости при конструировании приборов и решении других задач, связанных с обеспечением высококачественной работы изделий.
Содержание курса
Часть 1
Основные понятия и определения. Размеры (определения, виды размеров, нанесение на чертежах, нормальные линейные размеры, допуски и отклонения размеров, условия годности размеров).
Часть 2
Соединения и посадки. Стандартизация соединений гладких элементов деталей
(принципы организации единой системы допусков и посадок – ЕСДП).

Сопряжение деталей
Детали в изделиях не являются изолированными, а сопрягаются друг с другом отдельными поверхностями или их фрагментами. Характер этого взаимодействия, определяющий эксплуатационные свойства сопрягаемой пары, называется посадкой.

Соединение деталей может происходить с зазором, если размер отверстия больше размера вала, или с натягом, если размер вала до сборки больше размера отверстия.
Зазором S называется положительная разность размеров отверстия и вала, создающая свободу относительного вращения в подвижных соединениях (D>d1). При этом образуется подвижная посадка.
Натягом N называется положительная разность размеров вала и отверстия до сборки деталей в узел, обеспечивающая прочность их неподвижного соединения (d2>D). В этом случае образуется неподвижная посадка.

Предельные зазоры и натяги в посадках.
Допуск посадки
В подвижных посадках (посадки с зазором) зазор может изменяться от наименьшего
до наибольшего предельного значения.
Наименьший (гарантированный) зазор Smin есть положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала, или между нижним отклонением отверстия и верхним отклонением вала:

Предельные зазоры и натяги в посадках.
Допуск посадки
Наибольший зазор Smax есть положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала, или между верхним отклонением отверстия и нижним отклонением вала:
Средний (наиболее вероятный) зазор Sm есть положительная разность между средними размерами или средними отклонениями отверстия и вала, или среднее арифметическое наибольшего и наименьшего зазора:

Предельные зазоры и натяги в посадках. Допуск посадки
Допуск зазора Ts (допуск посадки) определяет возможное (или допустимое) колебание величины зазора в соединении, т.е. определяет точность посадки. Чем меньше допуск посадки, тем она точнее. Разность предельных значений зазора (наибольшего и наименьшего) или сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение и есть допуск зазора или допуск посадки:

Расположение полей допусков при сопряжении деталей с гарантированным зазором.
К посадкам с зазором относится также посадка, у которой наименьший зазор
Пример скользящей посадки.
На схеме посадки нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала

Посадка с натягом. Определение натяга
Посадка с натягом
Переходная посадка

Изменение характера сопряжения в зависимости от взаимного расположения полей допусков
Стандартизация соединений гладких элементов деталей
(принципы организации единой системы допусков и посадок – ЕСДП).

Принципы построения ЕСДП.
1-ый принцип
1-й принцип.
Установлено 20 квалитетов по точности изготовления и определены формулы для расчета допусков.
Допуск IT рассчитывается по формуле:
где k - число единиц допуска, установленных для каждого квалитета;
i – единица допуска, зависящая только от размера (таблица, слайд 13).
Стандартом установлены квалитеты 01,0, 1,2,3,…,17,18.
Самые точные квалитеты (01,0,1,2,3,4), как правило, применяются при изготовлении образцовых мер и калибров.
Квалитеты с 5 по 11 – для сопрягаемых элементов деталей;
Квалитеты с 12 по 18 – для несопрягаемых деталей.
Для всех размеров, входящих в один и тот же интервал, допуски и отклонения установлены одинаковыми и подсчитаны в ЕСДП по среднему геометрическому крайних значений каждого интервала:

Таблица расчета допусков

Значения допусков
В ГОСТ 25346-89 приведены числовые значения допусков для каждого квалитета и с учетом номинальных размеров. В сокращенном виде (для наиболее распространенных в
приборостроении квалитетов – с 5-го по 12-й) значения допусков приведены в таблице:

2-ой принцип
2-й принцип.
Установлены основные отклонения валов и отверстий.
Основное отклонение – это одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее),
определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии.
В ЕСДП установлено по 28 основных отклонений валов и отверстий, которые обозначаются строчными для валов и прописными для отверстий буквами латинского алфавита.

Схема расположения основных отклонений валов

3-ий принцип
3-й принцип. Предусмотрены системы образования посадок.
Посадки в системе отверстия – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков вала с полем допуска основного отверстия.
Основное отверстие (H) – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Посадки в системе вала – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются
сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала.
Основной вал (h) – вал, верхнее отклонение которого равно нулю.
Точные отверстия обрабатываются дорогостоящим режущим и калибровочным инструментом (зенкерами, развертками, протяжками и др.). Каждый такой инструмент применяют для обработки только одного конкретного размера с определенным полем допуска.

4-ый принцип
4-й принцип.
Установлена нормальная температура.
Допуски и предельные отклонения, установленные в стандарте, относятся к размерам деталей при температуре +20оС.

Обозначение посадок на чертежах
Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах осуществляется в соответствии ЕСКД (единая система конструкторской документации). Предусмотрено три возможных способа указания отклонений:
1) числовыми значениями предельных отклонений, например, 72+0.030 ;
2) условными обозначениями полей допусков, например, 72Н7;
3) условными обозначениями полей допусков с указанием в скобках числовых значений предельных отклонений, например, 72Н7(+0.030).
Обозначение посадки на сборочном чертеже (в соответствии с ГОСТ 2.307-68):

Обязательно необходимо проставлять предельные отклонения:
а) для размеров, не входящих в ряды нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69;
б) при назначении предельных отклонений ступенчатых размеров с несимметричным расположением допуска;
в) при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не представлены в ГОСТ 25347-82, а устанавливаются в других стандартах (детали из пластмасс, шпоночные соединения, посадки шарикоподшипников и т. д.)
Предельные отклонения должны назначаться на все, указанные на чертеже размеры, включая и размеры несопрягаемых поверхностей.
Допускается не указывать предельные отклонения, определяющие зоны разной шероховатости, зоны разной термообработки, границы накатки и т. д.

Лекция 3: Рекомендуемые посадки.

Рекомендуемые посадки
В ЕСДП рекомендуется лишь 68 посадок, причем из них выделены к первоочередному применению 17 посадок в системе отверстия и 10 посадок в системе вала, образованных из предпочтительных полей допусков.
Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм

Выбор технологического процесса, обеспечивающего требуемую точность изделия
Валы 5-го квалитета и отверстия 5 и 6 квалитетов получают шлифованием.
Валы 6 и 7 квалитетов и отверстия 7 и 8 квалитетов получают тонким точением или растачиванием, чистовым развертыванием, чистовым протягиванием.
Валы 8 и 9 квалитетов, отверстия 9 квалитета получают тонким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развертыванием, шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах.
Валы и отверстия 10 квалитета получают чистовым зенкерованием и другими технологическими приемами, как для обеспечения 9-го квалитета точности.
Валы и отверстия 11 квалитета получают чистовым строганием, чистовым фрезерованием, чистовым обтачиванием, сверлением по кондуктору, литьем по выплавляемым моделям и другими технологическими приемами, как для обеспечения 10-го квалитета точности.
Валы и отверстия 12 и 13 квалитетов получают строганием, точением, чистовым долблением, черновым зенкерованием, получистовым растачиванием.
Валы и отверстия с 14 по 18 квалитеты получают черновой токарной обработкой, резкой ножницами и другими технологическими приемами.

Рекомендации по выбору допусков и посадок соединений гладких элементов деталей. Посадки с зазором
Посадки применяются как в точных, так и в грубых квалитетах.
Посадки предназначены для подвижных сопряжений, например для подшипников скольжения, а также для неподвижных сопряжений, например для обеспечения беспрепятственной сборки изделий, что особенно важно при автоматизации сборочных операций.

Области применения некоторых рекомендуемых
посадок с зазором
Посадки H/h – скользящие (квалитеты с 4 по 12).
Посадки H/g, G/h – «движения». Обладают минимальным по сравнению с другими посадками гарантированным зазором. Такие посадки установлены только в точных квалитетах с 4-го по 7-й.
Посадки H/f, F/h – «ходовые». Характеризуются умеренным гарантированным зазором.
Посадки H/e, E/h – «легкоходовые». Обладают значительным гарантированным зазором, вдвое большим, чем у ходовых посадок.
Посадки H/d, D/h – «широкоходовые». Характеризуются большим гарантированным зазором, позволяющим компенсировать значительное отклонение расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное перемещение деталей или их регулировку и сборку.

Посадки переходные. Особенности посадок
Переходные посадки применяются только в точных квалитетах – с 4-го по 8-й и используются как центрирующие посадки. Предназначены для неподвижных, но разъемных соединений, так как обеспечивают легкую сборку и разборку соединения
Переходные посадки требуют, как правило, дополнительного крепления соединяемых деталей (шпонками, штифтами, болтами и др.)

Особенности применения некоторых рекомендуемых переходных посадок
Посадки H/js, Js/h – «плотные». Вероятность получения натяга не выше 5% и, следовательно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают легкую собираемость.
Посадки H/k, K/h – «напряженные». Вероятность получения натяга у них от 24 до 68%, однако, из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий.
Посадки H/m, M/h – «тугие». Вероятность получения натяга от 60 до 98%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка требуют значительных усилий и осуществляются только при ремонте.
Посадки H/n, N/h –«глухие». Вероятность получения натяга в пределах 88 – 100%. Обладают высокой степенью центрирования. Разбираются только при капитальном ремонте.

Посадки с натягом. Особенности посадок
В сопряжении рассматриваемого вида образуются только натяги. На рисунке приведена в сокращенном варианте схема расположения полей допусков посадок с натягом в системе отверстия для размеров до 500 мм.

Особенности применения некоторых рекомендуемых посадок с натягом
Посадки H/p, P/h – «легкопрессовые». Имеют минимальный гарантированный натяг.
Обладают высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением.
Посадки H/r, H/s, H/t, R/h, S/h, T/h – «прессовые средние». Имеют умеренный гарантированный натяг. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него.
Посадки H/u, H/x, H/z, U/h – «прессовые тяжелые». Имеют большой гарантированный натяг. Предназначены для соединений, на которые воздействуют большие, в том числе и динамические нагрузки.
На чертежах деталей с многочисленными несопрягаемыми линейными и угловыми размерами допускается не указывать предельные отклонения непосредственно после каждого номинального размера, а давать их общей записью в технических требованиях согласно ГОСТ 23670-83.

Гладкие конические соединения
Гладкие конические соединения (ГКС) широко используются в конструкциях машин, приборов, технологического оборудования, бытовой техники и др. При этом для оформления чертежей наряду с линейными размерами, используются угловые размеры. За единицу измерения углов принимают радианы, градусы, минуты и секунды.
Важными свойствами конических соединений являются:
- самоцентрируемость деталей;
- регулируемость характера сопряжения;
- простота обеспечения герметичности соединения (обеспечивается индивидуальной притиркой деталей по коническим поверхностям; широко используется от изделий бытовой сантехники – краны, до изделий машиностроения и транспорта – всевозможные клапаны, иглы карбюраторов и др.).

Основные элементы конуса
Параметрами конуса являются диаметры большого и малого оснований конуса, угол конуса (альфа), длина конуса (L ) и конусность (С), определяемая как отношение разнсти диаметров конуса к длине конуса:

Различают три вида расположения поля допуска относительно номинального положения при образовании посадок конических соединений: смещение в плюс от номинала (+АТ), смещение в минус (-АТ) и симметричное смещение (+/- АТ/2).
Допуски углов для образования посадок гладких конических соединений определены
ГОСТ 8908 – 81. В таблицах ГОСТ и на чертежах числовую величину допуска задают путем различных обозначений в угловой или линейной мере: в радианах, градусах, длиной отрезка (катета), перпендикулярного меньшей стороне угла. Во всех этих выражениях допуски разделены на 17 степеней точности.
По способу фиксации взаимного осевого положения конусов различают следующие посадки:

Посадки конических соединений
а) с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов (до совмещения базовых плоскостей);
б) с фиксацией по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями;
в) с фиксацией по заданному осевому смещению от положения в момент соприкосновения;
г) с фиксацией по заданному усилию запрессовки

Применение
Неподвижные конические соединения применяют:
для передачи крутящего момента;
плотные соединения – для создания газо- водо- маслонепроницаемости и для центрирования;
подвижные соединения для получения постоянного зазора, регулируемого за счет взаимного осевого перемещения деталей.
По построению сопрягаемых поверхностей (конструктивные параметры) конусы инструментов разделяются на три основные группы:
1) конусы Морзе (конусность близка к 1 : 20);
2) конусы метрические (конусность равна 1 : 20);
3) конусы, применяемые в станках с ЧПУ (конусность 7 : 24).