называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров и натягов. Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень их взаимного смещения.
Для получения подвижной посадки необходимо, чтобы размер охватываемой поверхности был меньше размера охватывающей поверхности, т. е. при соединении вала с отверстием диаметр вала должен быть меньше диаметра отверстия. Разность между этими диаметрами называют
— это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала.
называют положительную разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.
При неподвижной посадке диаметр вала должен быть несколько больше диаметра отверстия. Разность между этими диаметрами называют Для соединения деталей с натягом прилагают некоторое усилие (удары молотком, давление пресса).
Натяг для одной и той же неподвижной посадки может изменяться, быть большим или меньшим соответственно изменению действительных размеров вала и отверстия, колеблющихся между их предельными размерами. Таким образом, различают наибольший и наименьший допустимые натяги.
Каждая посадка в любой группе имеет определенное название и условное обозначение, характеризующее ее свойства (табл. 4).
Диаметр отверстия у этих посадок меньше диаметра вала, что характеризует посадку, обеспечивающую натяг
Для легкопрессовой посадки наименьший натяг равен нулю
Диаметр отверстия у этих посадок может быть меньше или равен диаметру вала
Подвижные
Скользящая Движения Ходовая Легкоходовая Широко ходовая Широкоходовая 1-я Широкоходовая 2-я Теплоходовая
С Д Х Л Ш Ш1 Ш2 ТХ
Диаметр отверстия у этих посадок больше диаметра вала, что характеризует посадку, обеспечивающую зазор
Для скользящей посадки наименьший зазор равен нулю
Легкопрессовую посадку (Пл) применяют в тех же случаях, что и посадку Пр1, но она дает несколько меньшие натяги. Детали, имеющие прессовые посадки, собирают на прессах различной мощности.
Горячая посадка (Гр) предназначена для соединения деталей наглухо и обеспечивает прочные неразъемные соединения деталей.
Переходные посадки. Глухую посадку (Г) применяют для получения плотного неподвижного соединения деталей, например, для крепления втулок в неразъемных подшипниках, которые необходимо закреплять шпонками, шпильками или стопорами, чтобы предохранить от проворачивания во время работы.
Тугая посадка (Т) предназначена для соединения деталей, которые во время работы должны сохранять неизменное положение и которые собирают и разбирают со значительным усилием. Тугую посадку используют для установки внутренних колец шарикоподшипников, зубчатых колес и шкивов на валы и т. д.
Напряженная посадка (Н) применяется для плотного соединения деталей при помощи легких ударов.
Плотную посадку (П) применяют для соединения деталей, которые не должны смещаться одна относительно другой, но с приложением значительных усилий могут быть собраны и разобраны вручную или с помощью легких ударов молотка.
Подвижные посадки. Скользящую посадку (С) применяют для соединения деталей, плотно входящих одна в другую, чтобы обеспечить точное направление (соосность). Эта посадка дает самые малые зазоры в соединениях (например, шпиндели сверлильных станков, кулачковые муфты сцепления, сменные зубчатые колеса в станках, фрезы на оправках и т. д.).
Посадка движения (Д) предназначена для соединения деталей, которые перемещаются одна относительно другой с небольшим, но обязательным зазором и с небольшими скоростями движения (шпиндели делительных головок и различных приборов, сменные кондукторные втулки и т. д.).
Ходовая посадка (X) предназначена для соединений, в которых детали и узлы вращаются с умеренной скоростью (шпиндели токарных станков, шейки которых вращаются в подшипниках скольжения, а также коленчатые и кулачковые валы в соединениях с подшипниками и втулками, зубчатые колеса коробок передач тракторов, автомобилей и т. д.).
Легкоходовая посадка (Л) используется в соединениях, где детали вращаются с большими скоростями, но при небольших давлениях на опоры (например, валы ротора электродвигателя и привода круглошлифовального станка и т. п.).
Широкоходовая посадка (Ш) характеризуется наибольшими зазорами, обеспечивающими свободное перемещение деталей относительно друг друга, и применяется для валов, вращающихся в подшипниках с очень большими скоростями, валов турбогенераторов, текстильных машин и т. д.
Производственный опыт показал, что задачу выбора оптимальной точности можно решить установлением для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых ее размеров) пределов, в которых может колебаться ее действительный размер; при этом исходят из того, что узел, в который входит деталь, должен соответствовать своему назначению и не терять работоспособность в требуемых условиях функционирования с необходимым ресурсом.
Номинальным называют основной размер, получаемый из расчета на прочность, жесткость или выбираемый конструктивно и проставляемый на чертеже. Проще говоря, номинальный размер детали получен конструкторами и разработчиками расчетным путем (исходя из требований прочности, жесткости и т. п.) и указывается на чертеже детали в виде основного размера. Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, составляющих соединение. По номинальным размерам выполняют в том или ином масштабе чертежи деталей, сборочных единиц и приборов.
Посадки
Действительный зазор будет находиться между указанными пределами, т. е. между максимальным и минимальным зазором. Зазор необходим для обеспечения подвижности соединения и размещения смазки. Чем выше число оборотов и выше вязкость смазки, тем больше должен быть зазор.
В посадках с натягом так выбирают предельные размеры вала и отверстия, чтобы в сопряжении был гарантированный натяг, ограниченный минимальным и максимальным значениями – Nmax и Nmin :
Посадки в системе отверстия и системе вала
Посадки, установленные ЕСДП СЭВ, могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.
На промышленных предприятиях в основном применяют систему отверстия, так как она требует меньшего количества режущего и измерительного инструмента, т. е. более экономична. Кроме того, технологически удобнее подгонять вал под отверстие, а не наоборот, поскольку удобнее производить обработку и контрольные измерения внешней поверхности, а не внутренней. Систему вала, как правило, применяют для наружных колец шарикоподшипников и в тех случаях, когда на гладкий вал насаживают несколько деталей с различными посадками.
Квалитеты
В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:
Графическое изображение допусков и посадок
Построение выполняется следующим образом. От горизонтальной линии, условно изображающей поверхность детали при ее номинальном размере, откладывают предельные отклонения в произвольно выбранном масштабе. Обычно на схемах величины отклонений указывают в микронах, но можно строить поля допусков и в миллиметрах, если отклонения достаточно большие.
На схемах указывают номинальный D и предельные ( Dmax, Dmin, dmax, dmin ) размеры, предельные отклонения ( ES, EI, es, ei ) поля допусков и другие параметры.
Использование всех основных отклонений и квалитетов позволяет получить 490 полей допусков для валов и 489 для отверстий. Такие широкие возможности образования полей допусков позволяют применять ЕСДП в различных специальных случаях. Это является ее существенным достоинством. Однако на практике использование всех полей допусков неэкономично, так как вызовет чрезмерное разнообразие посадок и специальной технологической оснастки.
При разработке национальных систем допусков и посадок на базе систем ИСО из всего многообразия полей допусков отбирают только те поля, которые обеспечивают потребности промышленности страны и ее внешнеэкономические связи.
Поле допуска в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета, например 65f6; 65e11 — для вала; 65Р6; 65H7 — для отверстия. Основные отклонения зависят от номинальных размеров деталей и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и k, которые при одинаковых номинальных размерах, в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на схемах поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k, обычно разделены на части и показаны ступенчатыми.
Специфичны поля допусков типа js6, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку расположены симметрично относительно нулевой линии. По определению основное отклонение – это отклонение ближайшее к нулевой линии. Значит, оба отклонения таких специфических полей допусков могут быть признаны основными, что недопустимо.
Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:
Средний диапазон является наиболее важным, поскольку применяется значительно чаще.
Обозначение допусков на чертежах
Указания и обозначения на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТ 2.308-79, который предусматривает для этих целей специальные знаки и символы. С основными положениями этого стандарта, используемыми знаками и символами для обозначения предельных отклонений, можно ознакомиться в этом документе (формат WORD, 400 кБ).
При сборке двух деталей, из которых одна является отверстием, а другая валом, можно получить соединение разного характера; если отверстие больше вала, то вал может вращаться, и, наоборот, если вал больше отверстия, то вал будет сидеть в отверстии неподвижно.
Разность между диаметром отверстия и диаметром вала, если последний меньше диаметра отверстия, называется зазором (фиг. 25).
Ввиду того что диаметры отверстий, а также диаметры валов могут колебаться в границах предельных размеров, то и величина зазоров также будет колебаться, в зависимости от размеров соединяемых деталей.
Фиг. 25.
Если в отверстие, имеющее наибольший предельный размер, попадает вал, имеющий наименьший предельный размер, то зазор получится наибольший. Наоборот, если в отверстие, имеющее наименьший предельный размер, будет вставлен вал, имеющий наибольший размер, то зазор получится наименьший.
Разность между наибольшим и наименьшим зазором называется допуском зазора (иначе — допуск зазора есть величина колебания зазора); как следствие этого, — допуск зазора равен сумме допусков отверстия и вала.
Возьмём для примера свободное соединение вала с отверстием, т. е. вал должен иметь возможность вращаться в отверстии; пусть номинальный размер — 65 мм.
наибольший предельный размер отверстия 65,030 мм
наименьший предельный размер отверстия 65,000 мм
допуск отверстия 0,030 мм
наибольший предельный размер вала 64,988 мм
наименьший предельный размер вала 64,968 мм
допуск вала 0,020 мм
наибольший зазор равен 65,030—64,968 = 0,062 мм
наименьший зазор равен 65,000—64,988 = 0,012 мм
допуск зазора равен 0,062— 0,012 = 0,050 мм
или 0,030 + 0,020 = 0,050 мм
Действительный (фактический) зазор равен разности действительного (полученного по обмеру) размера отверстия и действительного размера вала.
Если вал должен сидеть в отверстии неподвижно, то диаметр вала должен быть больше диаметра отверстия. Разность между диаметром вала и диаметром отверстия, если вал больше отверстия, называется натягом (фиг. 26).
Фиг. 26.
Так как и в этом случае диаметры валов и диаметры отверстий могут колебаться в границах предельных размеров, то и величины натягов будут также колебаться в зависимости от размеров соединяемых деталей. Если вал, имеющий наибольший предельный размер, будет вставлен в отверстие, имеющее наименьший предельный размер, то натяг будет наибольший. Если же, наоборот, вал, имеющий наименьший предельный размер, будет вставлен в отверстие, имеющее наибольший предельный размер то натяг будет наименьший.
Разность между наибольшим и наименьшим натягом называется допуском натяга (иначе — допуск натяга есть величина колебания натяга); отсюда следствие: допуск натяга равен сумме допусков вала и отверстия.
Для примера, вал, имеющий номинальный размер 85 мм, должен иметь неподвижное соединение с отверстием; для достижения этого можем иметь следующие размеры:
наибольший предельный размер вала 85,038 мм
наименьший предельный размер вала 85,023мм
допуск вала 0,015мм
наибольший предельный размер отверстия 85,021 мм
наименьший предельный размер отверстия 85,000 мм
допуск отверстия 0,021мм
наибольший натяг 85,038—85,000 = 0,038мм
наименьший натяг 85,023—85,021 = 0,002мм
допуск натяга 0,038— 0,002 = 0,036мм
или 0,015 + 0,021 = 0,036 мм
Действительный (фактический) натяг будет равен разности действительного (полученного по обмеру) размера вала и действительного размера отверстия.
При некоторых сочетаниях вала и отверстия может оказаться, что наименьший натяг имеет отрицательную величину, т. е. что вал оказался меньшего размера, чем отверстие, и получился зазор.
наибольший предельный размер вала 65,030 мм
наименьший предельный размер вала 65,010 мм
допуск вала 0,020 мм
наибольший предельный размер отверстия 65,030 мм
наименьший предельный размер отверстия 65,000 мм
допуск отверстия 0,030 мм
наибольший натяг 65,030—65,000 = 0,030 мм
допуск натяга 0,030-(-0,020) = 0,050 мм
или 0,020 + 0,030 = 0,050 мм
Системой допусков называется планомерно построенная совокупность допусков и посадок.
Система допусков подразделяется:
1) по основанию системы — на систему отверстия и на систему вала;
2) по величине допусков — на несколько степеней (классов) точности;
3) по величине зазоров или натягов — на ряд посадок.
В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю охватывающую и внутреннюю охватываемую поверхности соединения. Если охватывающая и охватываемая поверхности соединения являются круглыми, цилиндрическими поверхностями, то соединение называется гладким цилиндрическим. Если охватывающая и охватываемая поверхности образованы двумя параллельными плоскостями каждая, то соединение называется плоским с параллельными плоскостями.
У цилиндрических соединений охватывающую поверхность обычно называют отверстием, а охватываемую — валом. Названия «отверстие» и «вал» условно применимы также и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям.
Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.
Зазором называется положительная разность между диаметрами отверстия и вала (при условии диаметр отверстия больше диаметра вала), создающая свободу относительного движения сопрягаемых деталей (рис. 75, а).
Рис. 75. Соединения деталей: а — зазоры, б — натягн
Натягом называется отрицательная разность между диаметром вала и отверстия до сборки деталей (размер вала больше размера отверстия), характеризующая степень неподвижности соединения сопрягаемых деталей (рис. 75, б).
В связи с тем, что размеры охватываемой и охватывающей поверхности деталей могут быть больше или меньше номинального размера, зазоры и натяги могут быть наибольшими и наименьшими.
Самый большой зазор получится в том случае, если соединить между собой втулку (отверстие), имеющую самый большой диаметр, с валом наименьшего диаметра. Наибольшим зазором называется положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала.
Самый малый зазор получится в том случае, если соединить втулку с самым малым диаметром с валом самого большого диаметра. Следовательно, наименьшим зазором называется положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.
Средний зазор — это среднее арифметическое между наибольшим и наименьшим зазорами.
Самый большой натяг получится в том случае, если соединить вал, имеющий самый большой диаметр, с отверстием наименьшего диаметра. Следовательно, наибольшим натягом называется отрицательная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.
Самый малый натяг получится в том случае, если соединить вал, имеющий самый малый диаметр, и втулку наибольшего диаметра. Таким образом, наименьшим натягом называется отрицательная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.
Средний натяг — это среднее арифметическое между наибольшим и наименьшим натягами.
Рис. 76. Посадки: а — с зазором (подвижные), б — с натягом (неподвижные), в — переходные
К посадкам с зазором относятся посадки, у которых поле допуска отверстия расположено над допуском вала, в том числе и скользящие посадки, у которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала. Посадки с зазором применяются тогда, когда детали в сопряжении должны свободно перемещаться одна относительно другой.
К посадкам с натягом относятся посадки, у которых поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия.
К переходным посадкам относятся посадки, у которых поля допусков отверстия и вала перекрываются.
Допуском посадки называется разность между наибольшим и наименьшим зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим натягами (в посадках с натягом).
В переходных посадках допуск посадки равен алгебраической разности между наибольшим и наименьшим натягами или сумме шего зазора.
Каждой посадке дано название и соответствующее обозначение (табл. 1).
Таблица 1 Виды посадок
Посадки неподвижные характеризуются наличием гарантированного натяга, т. е. при этих посадках наименьший натяг больше нуля. Следовательно, для получения неподвижной посадки необходимо, чтобы диаметр сопрягаемого вала был больше диаметра сопрягаемого отверстия.
Горячая посадка (Гр) применяется в соединениях, которые никогда не должны разбираться, например бандажи железнодорожных колес, стяжные кольца и др. Для получения такой посадки деталь с отверстием нагревается до температуры 400—500° С, после чего производится насадка на вал.
Прессовая посадка (Пр) применяется для прочного соединения деталей. Эта посадка осуществляется под значительным усилием гидравлического или механического пресса или специального приспособления. Примером такой посадки может служить посадка втулок, зубчатых колес, шкивов и пр.
Легкопрессовая посадка (Пл) применяется в тех случаях, когда требуется возможно более прочное соединение, и в то же время недопустима сильная запрессовка из-за ненадежности материала или из-за опасения деформировать детали. Такая посадка осуществляется под легким давлением пресса.
Переходные посадки не гарантируют натяга или зазора, т. е. одна пара деталей, соединенных с одной из переходных посадок, может иметь натяг, а другая пара, сопряженная с такой же посадкой, зазор. Чтобы повысить степень неподвижности деталей, соединенных с переходными посадками, применяется дополнительное крепление винтами, штифтами и т. п. Чаще всего эти посадки применяются при необходимости обеспечить соосность, т. е. совпадение осевых линий двух деталей, например вала и втулки.
Глухая посадка (Г) применяется для соединения деталей, которые при всех условиях работы должны быть связаны прочно и могут быть собраны или разобраны при значительном давлении. При таком соединении детали дополнительно крепят шпонками, стопорными винтами, например зубчатые колеса, которые вследствие износа нужно заменить, планшайбы на шпинделях токарных станков, неразрезные подшипниковые втулки, золотниковые и круглые втулки и пр. Осуществляется эта посадка сильными ударами молотка.
Тугая посадка (Т) применяется для часто разбираемых соединений, детали которых должны прочно соединяться и могут быть собраны или разобраны со значительным усилием.
Напряженная посадка (Н) применяется для соединения таких деталей, которые при работе должны сохранять свое относительное положение и могут быть собраны или разобраны без значительных усилий с помощью ручного молотка или съемника. Чтобы соединенные с такой посадкой детали не проворачивались и не сдвигались, их закрепляют шпонками или стопорными винтами. Эта посадка, осуществляемая ударами молотка, применяется для соединения зубчатых колес, часто сменяющихся втулок подшипников, которые при разборке машин вынимаются, подшипников качения на валах, шкивах, сальниковых втулок, маховиков на кривошипных и иных валах, фланцах и т. п.
Плотная посадка (П) применяется для соединения таких деталей, которые собирают или разбирают вручную или же при помощи деревянного молотка. С такой посадкой соединяются детали, требующие точной центровки: поршневые штоки, эксцентрики на валах, ручных маховичках, шпинделях, сменных зубчатых колесах, установочных кольцах и т. п.
Подвижные посадки характеризуются наличием гарантированного зазора, т. е. при этих посадках наименьший зазор больше нуля; применяются для свободных соединений, т. е. когда между валом и отверстием должен быть зазор.
Скользящая посадка (С) применяется для соединения деталей, которые при наличии смазки могут перемещаться относительно друг друга от руки, но имеют точное направление.
С такой посадкой соединяются сменные зубчатые колеса на станках, фрезы на оправках, шпиндели на задних бабках токарных станков, различные золотники в приборах регулирования и распределения, шариковые подшипники в корпусах машин. Соединения со скользящей посадкой должны иметь самый малый зазор.
Посадка движения (Д) является самой точной из подвижных посадок; она применяется для соединения деталей с небольшим, но определенным зазором, например, подшипников, шпинделей сверлильных станков, ползунов долбежных станков, передвижных зубчатых колес и т. д.
Наружные кольца шариковых и роликовых подшипников могут устанавливаться в корпус также с посадкой движения.
Посадка ходовая (X) применяется для соединения деталей, которые должны перемещаться одна в другой с более заметным зазором, чем при посадке движения. Ходовая посадка широко распространена в тракторостроении и комбайностроении. Шейки коленчатых валов в подшипниках, поршни в цилиндрах, звездочка контрпривода комбайна на валу и многие другие сопряжения имеют ходовые посадки.
Легкоходовая посадка (Л) применяется для соединения деталей, которые должны перемещаться с большим зазором одна в другой, например длинных валов в подшипниках скольжения.
Легкоходовую посадку имеют также многие детали масляных насосов, например палец во втулке ведомого зубчатого колеса, валик во втулке маслонасоса, валик привода маслонасоса во втулке кронштейна и др.
Широкоходовая посадка (Ш) является самой свободной и имеет самый большой зазор. Предназначена для соединения деталей, которые должны свободно перемещаться одна относительно другой, например подшипники в сельскохозяйственных машинах.
Широкоходовая посадка применяется также в особых случаях, например для соединения деталей, которые при работе нагреваются до значительных температур. Широкоходовую посадку имеют стержни клапанов в направляющих втулках.
