Выбор и применение посадок
Посадки выбираются следующими методами:
− методом прецедентов;
− методом подобия;
− расчётным методом.
Метод прецедентовзаключается в том, что конструктор во вновь проектируемой конструкции использует посадки, указанные на чертежах подобной машины, ранее сконструированной и прошедшей эксплуатационную проверку. Этот метод приемлем при полной тождественности геометрических и других параметров и условий эксплуатации проектируемого соединения и прототипа.
Метод подобиязаключается в том, что при неполной тождественности проектируемого соединения и прототипа по конструктивным параметрам и условиям эксплуатации конструктор должен установить критерии их подобия и скорректировать посадку. Однако в связи с трудностью выбора критерия подобия можно не достичь поставленной цели, что приведёт к неправильному выбору посадки.
Расчётный метод заключается в том, что конструктор, зная условия и длительность эксплуатации машины, рассчитывает предельные функциональные зазоры и натяги и с определённым коэффициентом запаса подбирает стандартную посадку.
Рассмотрим области применения рекомендуемых предпочтительных посадок системы отверстия в машиностроении [3; 4].
Посадки с зазором
Посадки H/h – «скользящие». Наименьший (гарантированный) зазор в посадках равен нулю. Они установлены во всём диапазоне точностей сопрягаемых размеров (4…12 квалитеты). В точных квалитетах они применяются как центрирующие посадки, т.е. обеспечивают высокую степень совпадения центра вала с центром сопрягаемого с ним отверстия. Допускают медленное вращение и продольное перемещение, используемое чаще всего при настройках и регулировках.
Посадка H7/h6 применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точности центрирования часто разбираемых соединений: сменные зубчатые колёса на валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные кондукторные втулки станочных приспособлений и т.д. Для подвижных соединений применяется посадка, например, шпинделя в корпусе сверлильного станка.
Посадки H8/h7, H8/h8 имеет примерно то же назначение, что и предыдущая посадка, но характеризуется более широкими допусками, облегчающими изготовление деталей.
Посадки H/h в более грубых квалитетах (9…12) применяются для непо-движных и подвижных соединений малой точности: посадки муфт, звёздочек и шкивов на валах, для неответственных шарниров и роликов и т.п.
Посадки H/g – «движения». Обладают по сравнению с другими посадками небольшим гарантированным зазором. Применяются только в точных квалитетах (4…7) для плавных, чаще всего возвратно-поступательных перемещений, допускают медленное вращение при малых нагрузках.
Посадки H6/g5 (не предпочтительная), H7/g6 применяются в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделе делительной головки и т.п.
Посадки H/f – «ходовые». Характеризуются умеренным гарантированным зазором. Применяются для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения общего назначения при лёгких и средних режимах работы с угловыми скоростями не более 150 рад/с и в опорах поступательного перемещения.
Посадки H7/f7, H8/f8 (не предпочтительная) применяются в подшипниках скольжения коробок передач различных станков, в соединениях поршня с цилиндром в компрессорах, в гидравлических прессах и т.п.
Посадки H/e – «легкоходовые». Обладают значительным гарантированным зазором, вдвое большим, чем у ходовых посадок. Применяются для свободного вращательного движения при повышенных режимах работы с угловыми скоростями более 150 рад/с, а также для компенсации погрешностей монтажа и деформаций, возникающих во время работы.
Посадки H7/e8, H8/e8 применяются для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, больших машин, коренных шеек коленчатых валов.
Посадки H/d – «широкоходовые». Характеризуются большим гарантированным зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное перемещение деталей или их регулировку и сборку.
Посадки H8/d9, H9/d9 применяются для соединений при невысоких требованиях к точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней цилиндров компрессоров.
Посадки H11/d11 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах, для шарниров и роликов на осях.
Посадки переходные
Посадки H/js – «плотные». Вероятность получения натяга P(N) равна 0,5…5%, следовательно, в соединении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают лёгкую собираемость.
Посадка H7/js6 применяется для соединения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.
Посадки H/k – «напряжённые». Вероятность получения натяга P(N) равна 24…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, например, при помощи ручных молотков.
Посадка H7/k6 широко применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов, маховиков, муфт с валами.
Посадки H/m – «тугие». Вероятность получения натяга P(N) равна 60…99,98%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.
Посадка H7/m6 (не предпочтительная) применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов, маховиков, муфт с валами, для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.
Посадки H/n – «глухие». Вероятность получения натяга P(N) равна 88…100%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях с применением прессов. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.
Посадка H7/n6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, муфт, кривошипов с валами, для установки штифтов, постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов и т.п.
Посадки с натягом
Посадки H/p – «легкопрессовые». Имеют минимальный гарантированный (наименьший) натяг. Обладают высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением.
Посадка H7/p6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, втулок, установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.
Посадки H/r, H/s, H/t– «прессовые средние». Имеют умеренный гарантированный натяг в пределах N = (0,0002…0,0006)D. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него. В соединении возникают, как правило, упругие деформации.
Посадки H7/r6, H7/s6 применяются с дополнительным креплением для соединения зубчатых и червячных колёс с валами в условиях тяжёлых ударных нагрузок (для стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка H7/r6).
Посадки H/u, H/x, H/z– «прессовые тяжёлые». Имеют большой гарантированный натяг в пределах N = (0,001…0,002)D. Предназначены для соединений, на которые действуют большие, в том числе динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В соединении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность.
Посадки H7/u7, H8/u8 являются наиболее распространёнными из числа тяжёлых посадок. Примеры применения: вагонные колёса на осях, бронзовые венцы на стальных ступицах червячных колёс, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.
Приведём конкретные примеры применения посадок [5; 6].
Примеры посадок с зазором:
− пиноль задней бабки токарно-винторезного станка – f75H6/h5;
− крышка подшипника редуктора – f80H7/h7;
− подшипник двигателя внутреннего сгорания – f50H6/e7;
− рычаг клапана на валу – f16H8/e8;
− плунжерная пара – f25H7/g6
− промежуточная шестерня на оси – f40H7/d8;
− дышло паровой машины – f180D8/h8;
− подшипник жидкостного трения прокатных станов – f350H6/d6.
Примеры посадок с натягом:
− центральная колонна консольного крана – f300H7/s6;
− постоянная кондукторная втулка приспособления – f20H7/p6;
− шатун и втулка компрессора – f105H7/s6;
− штифт и направляющая – f60H7/r6.
Примеры переходных посадок:
− кулачки, закреплённые шпонкой на держателе – f50H7/m6;
− муфта сцепления, закреплённая шпонкой на валу – f12H7/k6;
− шестерня, закреплённая шпонкой на валу редуктора – f40H7/k6;
− поршневой палец во втулке – f38H6/k5;
− маслоотражательное кольцо на валу редуктора – f50H7/k6;
− ступица вентилятора на валу – f16H7/n6.
Общие допуски размеров
Общий допуск размера – предельные отклонения (допуски) линейных и угловых размеров, указываемые в технических требованиях чертежа или в других технических документах общей записью и применяемые в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих номинальных размеров. Иначе их можно назвать неуказанными предельными отклонениями размеров. Наиболее распространёнными являются общие допуски линейных размеров, поэтому остановимся только на них.
Общими допусками могут быть только допуски низкой точности. Основные правила назначения таких допусков установлены ГОСТ 30893.1-2002 «Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками».
Общие допуски линейных и угловых размеров должны назначаться по классам точности: точный – f; средний – m; грубый – c; очень грубый – v.
В таблице 2.4 приведены предельные отклонения линейных размеров, кроме радиусов закругления и фасок, по классам точности для диапазона номинальных размеров 0,5…1000 мм.
Таблица 2.4 – Предельные отклонения размеров по классам точности
| Класс точности | Предельные отклонения для номинальных размеров, мм | |||||
| от 0,5 до 3 | св. 3 до 6 | св. 6 до 30 | св. 30 до 120 | св. 120 до 400 | св. 400 до 1000 | |
| Точный f | ± 0,05 | ± 0,05 | ± 0,1 | ± 0,15 | ± 0,2 | ± 0,3 |
| Средний m | ± 0,10 | ± 0,10 | ± 0,2 | ± 0,30 | ± 0,5 | ± 0,8 |
| Грубый c | ± 0,20 | ± 0,30 | ± 0,5 | ± 0,80 | ± 1,2 | ± 2,0 |
| Очень грубый v | – | ± 0,50 | ± 1,0 | ± 1,50 | ± 2,5 | ± 4,0 |
Кроме этого, стандартом предусмотрено три дополнительных варианта назначения неуказанных предельных отклонений линейных размеров (таблица 2.5). Допускается назначать общие допуски по квалитетам или по классам точности, отмеченным соответствующим цифровым индексом: t1 – точный, t2 – средний, t3 – грубый, t4 – очень грубый. Таблица составлена на основе классификации конструктивных элементов деталей на три вида: валы, отверстия и элементы, не относящиеся к валам и отверстиям.
Числовые значения предельных отклонений по указанным классам точности установлены путём грубого округления числовых значений по квалитетам соответственно 12 (точный), 14 (средний), 16 (грубый) и 17 (очень грубый) для укрупнённых интервалов номинальных размеров. Это положение иллюстрирует пример, приведённый в таблице 2.6.
Таблица 2.5 – Предельные отклонения линейных размеров для одной
Общей записи
| Вариант | Размеры валов | Размеры отверстий | Размеры элементов, не относящихся к валам и отверстиям |
| 
| 
| |
|
|
| 
| |
| 
| 
|
Таблица 2.6 – Неуказанные предельные отклонения размеров
по 12 квалитету и классу точности «точный»
| Интервал размеров, мм | Предельные отклонения, мм | |||||
| линейных размеров | радиусов закруглений и фасок | |||||
| 
| 
| 
| 
| ||
| Св. 6 до 10 | –0,15 | +0,15 | ±0,1 | –0,2 | +0,2 | ±0,1 |
| Св. 10 до 18 | –0,18 | +0,18 | ||||
| Св. 18 до 30 | –0,21 | +0,21 |
Стандартомрекомендуется следующая форма указания общих допусков на чертежах. Ссылка на общие допуски линейных и угловых размеров должна содержать номер настоящего стандарта и буквенное обозначение класса точности, например, для класса точности «средний»:
1 Общие допуски по ГОСТ 30893.1 – m.
2 ГОСТ 30893.1 – m.
Кроме симметричных предельных отклонений (таблица 2.4) стандарт допускает применение односторонних предельных отклонений размеров отверстий и валов по квалитетам и классам точности (таблица 2.5), например, для класса точности «средний»:
1 Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H14, h14, 
.
2 Общие допуски по ГОСТ 30893.1:H14, h14, 
.
3 Общие допуски по ГОСТ 30893.1: 
, 
, .
Применение общих допусков даёт ряд преимуществ, в том числе:
− конструктор экономит время за счёт исключения детальных расчётов допусков;
− при односторонних предельных отклонениях размеров экономится материал;
− чертежи легче читаются;
− упрощается контроль размеров.
Контрольные вопросы и задания
1 Назовите элементы деталей.
2 Что такое номинальный размер и предельные отклонения?
3 Раскройте понятия основного отклонения и допуска размера.
4 От чего зависит допуск размера?
5 Что такое поле допуска и чем оно характеризуется?
6 Назовите виды основных отклонений валов и отверстий.
7 Что такое основное отверстие и основной вал?
8 Что такое посадка в соединениях деталей?
9 Назовите типы посадок и дайте их краткую характеристику.
10 Назовите характеристики типовых посадок.
11 Что такое система отверстия и система вала?
12 Поясните, как указываются поля допусков и посадки на чертежах?