Что такое зазор и каковы условия его образования

Зазоры и натяги

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.

Источник

Натяг: понятие; виды; условия образования.

СОПРЯЖЕНИЯ, ПОСАДКИ: ПОНЯТИЕ; ВИДЫ; УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

ПЛАН КОНСПЕКТА:

Сопряжения: понятие; виды

Посадки: понятие; виды; условия образования.

Зазор: понятие; виды; условия образования.

Натяг: понятие; виды; условия образования.

Две детали, подвижно или неподвижно соединенные друг с другом, образуют соединение.

Поверхности, по которым происходит соединение деталей, являются сопрягаемыми поверхностями.

Разнообразные виды соединений деталей, применяемые в машиностроении и приборостроении, целесообразно для удобства рассмотрения классифицировать на группы.

По форме сопрягаемых охватывающей и охватываемой поверхностей деталей различают:

а) гладкие цилиндрические соединения (к этой группе можно отнести соединения подшипниковых колец с валами и с отверстиями в корпусах, штифтовые соединения и т.д.);

б) конические соединения (например, соединения конусов режущего инструмента со шпинделем станка);

в) соединения призматических элементов деталей, состоящие из охватывающей и охватываемой поверхностей, образованных плоскостями (например, призматические прямоугольные направляющие, направляющие типа «ласточкин хвост», соединение шпонки с поверхностями пазов вала и втулки и т.п.);

г) шлицевые соединения, состоящие из охватывающей и охватываемой поверхностей, имеющих продольные закономерно расположенные по окружности шлицы прямобочного, эвольвентного или другого профиля;

д) сферические соединения, состоящие как правило из двух неполных сферических поверхностей;

е) резьбовые соединения (цилиндрические, конические), состоящие из охватывающей и охватываемых винтовых поверхностей, имеющих в нормальном сечении треугольный, трапецеидальный или иной профиль;

Кроме того, к соединениям относят зубчатые цилиндрические, конические, винтовые, реечные и червячные передачи. В них взаимодействующие элементы сложных поверхностей (поверхности зубьев колес, имеющих эвольвентный, циклоидальный или другой профиль) периодически контактируют друг с другом.

По степени свободы взаимного перемещения деталей различают:

· неподвижные неразъемные соединения,

· неподвижные разъемные соединения,

В неподвижных неразъемных соединениях сопрягаемые детали не перемещаются относительно друг друга в течение всего срока эксплуатации механизма. Такие соединения деталей получают сваркой, пайкой, склеиванием, соединением заклепками, а также применяя соединения с гарантированным натягом.

Неподвижные разъемные соединения характеризуются неподвижностью одной сопрягаемой детали относительно другой в период работы механизма. Однако при этом предусматривается возможность взаимного перемещения деталей при разборке соединения с целью регулировки, ремонта и т.д. К таким соединениям относятся, например, крепежные резьбовые соединения, штифтовые соединения и т.д. Для достижения таких целей применяют соединения с небольшим натягом или с гарантированным зазором. При необходимости неподвижность таких соединений обеспечивается дополнительными конструктивными элементами (стопорные кольца, штифты, шплинты и др.)

В подвижных соединениях одна сопрягаемая деталь во время работы механизма перемещается относительно другой в определенных направлениях. Например, в шлицевых соединениях полумуфты с валом полумуфта подвижна в осевом направлении. В подшипнике скольжения вал вращается в отверстии втулки, а в винтовой передаче винт может перемещаться в продольном направлении при вращении его в неподвижной гайке.

В каждый из рассмотренных видов соединений может входить множество разновидностей, имеющих свои конструктивные особенности и свою область применения (например, прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения), в соответствии с которыми осуществляют их группирование. Для кинематических пар применяются зубчатые, червячные и винтовые соединения, основное требование к которым – высокая точность взаимного перемещения сопрягаемых деталей. Для обеспечения герметичности применяются конические гладкие и конические резьбовые соединения, основное требование к которым – максимально полное прилегание сопрягаемых поверхностей.

Для центрирования деталей применяют цилиндрические и конические соединения, основное требование к которым – точность взаимного расположения поверхностей и осей сопрягаемых деталей. Для обеспечения движения в заданном направлении применяют цилиндрические, шлицевые, призматические направляющие основное требование к которым – точность взаимного расположения поверхностей и осей сопрягаемых деталей при их перемещении и остановках.

Сохранение постоянства высоких эксплутационных качеств соединений в процессе длительной работы, простота изготовления, сборки, измерения и эксплуатации являются общими требованиями для всех соединений.

В зависимости от различных эксплутационных требований сборка соединений осуществляется с различными посадками.

Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.

Номинальный размер посадки – номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительно перемещения или степень сопротивления взаимному смещению соединяемых деталей. Вид посадки определяется взаимным расположением полей допусков отверстия и вала и их размерами.

Посадка с зазором – посадка, реализация которой всегда приводит к образованию зазора в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему.

Зазор (S) – разность между размерами отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала (рис.).

Рис. Графическая интерпретация понятия «зазор»

При графическом изображении посадки с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис.1.17 а, б). Различают наименьший S_min и наибольший S_max зазоры.

При графическом изображении посадки с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис.1.17 а, б). Различают наименьший S_min и наибольший S_max зазоры.

Рис. 1. Графическая интерпретация понятия «зазор»

При графическом изображении посадки с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис.2 а, б). Различают наименьший S_min и наибольший S_max зазоры

Наименьший зазор – разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала в посадке с зазором.

Наибольший зазор – разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала в посадке с зазором или в переходной посадке. S_max = D_max – d_min.

а

б

Рис. 2. Примеры расположение полей допусков посадок с зазором

Иногда, для количественной характеристики посадки прибегают к расчету среднего зазора (S_m) (рис. 3)

Рис. 3. Графическая интерпретация максимального (S_max)

Натяг (N) – разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия (рис. 4).

Рис. 4. Графическая интерпретация понятия «Натяг»

Посадка с натягом – посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала. При ее графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис.5).

Наименьший натяг – разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом. N_min = d_min — D_max.

Наибольший натяг – разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом или в переходной посадке. N_max = d_max — D_min.

Рис. 5. Расположение полей допусков посадок с натягом

Средний натяг N_m равен полусумме наибольшего и наименьшего натягов (рис.). .

Рис. 6. Графическая интерпретация максимального (N_max),

Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или (рис.).

Рис. Графическая интерпретация переходной посадки

Переходная посадка представляет собой характеристику партии сопряжений с большей или меньшей вероятностью зазоров и натягов. В конкретном сопряжении двух деталей может быть либо зазор, либо натяг.

В связи с имеющим место рассеиванием размеров сопрягаемых валов и отверстий введем понятие допуск посадки, как сумму допусков отверстия и вала, составляющих соединение. Допуск посадки численно равен разности наибольшего и наименьшего зазоров (натягов) в посадках. T = T_D + T_d

Источник

§ 6. Посадки, зазоры и натяги

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.

Источник