Обоснование выбора посадок методом подобия

 

Выбор различных посадок для подвижных и неподвижных соединений осуществляют на основе предварительных расчетов, экспериментальных исследований или ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны.

Метод подобия – развитие метода аналогов. Посадки выбираются на основе рекомендаций отраслевых технических документов и справочников, в которых приведены примеры применения посадок на основе классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам.

Методом подобия назначаются посадки гладких цилиндрических, шлицевых, шпоночных соединений.

При выборе посадки необходимо:

учесть основные требования, предъявляемые к соединению: передача заданного крутящего момента, обеспечение оптимального зазора, требуемая и точность центрирования;

проанализировать условия работы соединения: скорости взаимного перемещения, давления, температуры, наличие смазки, возможные перегрузки;

учесть конструктивные особенности сопрягаемых деталей: толщина стенок втулок, жесткость валов, наличие на одном валу или одном отверстии нескольких сопряжений.

 

Характеристика и примеры применения  посадок гладких цилиндрических соединений:

 

Посадки с зазором

 

Посадки с зазорами предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, погрешности сборки.

Для ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкостного трения, зазоры подсчитываются на основе гидродинамической теории резания. В остальных случаях чаще всего выбор посадок производится по аналогии с посадками известных и хорошо работающих соединений.

В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения беспрепятственной сборки деталей. Относительная неподвижность обеспечивается дополнительным креплением шпонками, винтами, болтами, штифтами.

 

Таблица 1.10.

Рекомендации по применению посадок с зазором

Вид Сопряжения	Посадки	Применение посадок
Посадки скольжения		Используется для неподвижных соединений при высоких требованиях к точности центрирования, часто разбираемых деталей. Примеры: сменные зубчатые колеса в станках, фрикционные муфты, установочные кольца, фрезы на оправках, центрирующие корпуса на подшипники качения в станках, автомобилях. В подвижных соединениях почти не применяются: при возвратно-поступательных перемещениях поршней в цилиндрах пневматических сверлильных машинах, шпиндели сверлильного станка.
		Имеет то же назначение, что и посадка , но с более широкими допусками. Используется при большой длине соединения и когда можно снизить требования по центрированию. Примеры: соединение сменных измерительных наконечников со стержнями приборов, неподвижные соединения зубчатых колес
		Широко используется для неподвижных и подвижных соединений. При неподвижных соединениях используют для передачи крутящего момента через шпонку, штифт. Примеры: при центрировании фланцевых соединений для центрируемых частей машин, используемых в качестве корпусов подшипников, при установке болтов в головках шатунов, вкладышей в корпусе разъемного подшипника скольжения и т.д.. Для подвижных соединений используются при невысоких требованиях к точности. Примеры: ползуны на призматических шпонках включающих механизмов, поршневые золотники в цилиндрах, шпинделя клапанов в направляющих некоторых двигателей внутреннего сгорания, зубчатые колеса и муфты при медленных движениях.
Посадки Движения		Посадки низкой точности. Для грубых подвижных и неподвижных соединений. Примеры: в неподвижных соединениях используются для центрирующих фланцев крышек и корпусов, для соединения деталей под сварку или пайку, крышки сальников в корпусах, звездочки тяговых цепей. В подвижных соединениях для неответственных шарниров и роликов, вращающихся на осях.
Посадки Ходовые		Распространены при перемещении с малым зазором. Применяются для подвижных соединений. Примеры: шпиндели точных станков и делительных головок, ползуны в направляющих долбежных станков, передвижные зубчатые колеса на валах коробов передач, шатунные головки на шейках коленчатого вала в тракторе, сменные втулки кондукторов.
		Наиболее распространены для умеренных скоростей в подвижных посадках (при вращении 50-2000 об/мин). Примеры: при установке подшипников валов в коробках передач, главных валов токарных, фрезерных и сверлильных станков, валы в подшипниках малых и средних электромашин, ролики в направляющих, поршень в цилиндре гидропресса, свободно вращающиеся на валах зубчатые колеса, перемещающиеся вдоль
Посадки Легкоходовые		Используются при вращении 2-25 тыс. об/мин или при больших длинах соединений для компенсации прогиба детали. Примеры: приводной вал в подшипниках кругло шлифовальных станков, коренные шейки коленчатого вала и шейки распределительного вала в подшипниках двигателя внутреннего сгорания, блок зубчатых колес заднего хода на оси в грузовых автомашинах, стержни вилок переключения скоростей в направляющих, крышки коробок передач автомашин, ходовые винты суппортов.
Посадки широкоходовые		Предназначены для соединений при невысоких требованиях к точности при очень больших скоростях 25-50 тыс. об/мин. Примеры: холостые шкивы на валах, сальники, поршни в цилиндрах компрессоров.
		Предназначены для подвижных соединений, не требующих точности перемещения, а для неподвижных – при грубом центрировании. Примеры: грубые направляющие прямолинейного движения, шарниры и муфты, свободно сидящие на валах грубых механизмов, маслосбрасывающие кольца.

 

  2. Переходные посадки

 

Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений деталей. Для переходных посадок характерна возможность получения как натягов, так и зазоров. Натяги, получившиеся в переходных посадках, имеют относительно малую величину и поэтому не требуют проверки деталей на прочность, за исключением тонкостенных деталей. Эти натяги недостаточны для передачи соединением значительных крутящих моментов или усилий. Поэтому переходные посадки применяют с дополнительным креплением соединяемых деталей шпонками, штифтами, винтами и др.

Выбор переходных посадок производится по аналогии с известными и хорошо работающими соединениями. Расчеты выполняются в основном как поверочные.

 

Таблица 1.11.

Рекомендации по применению переходных посадок

Вид сопряжения	Посадки	Рекомендации к применению
Посадка плотная		Для этих посадок более вероятно получение зазора, но возможны и небольшие натяги. Примеры: гильзы в корпусе шпиндельной головки расточного станка, зубчатые колеса шпиндельной головки шлифовальных станков, небольшие шкивы и ручки маховика на концах валов, стаканы подшипников в корпусах и т.д.
Посадка напряженная		Наиболее применяемый тип переходных посадок. Вероятности получения натягов и зазоров в соединении примерно одинаковые. Небольшой натяг, получающийся в большинстве соединений, достаточен для центрирования деталей и предотвращения их вибраций в подвижных узлах при вращении со средними скоростями. Примеры: зубчатые колеса на валах редукторов станков и др. машин, шкивы, маховики, рычаги и неразъемные эксцентрики на валах, подшипниковые втулки в корпусах и т.д.
Посадка тугая		Обеспечивают преимущественно натяг, применяются для подвижных соединений деталей на быстровращающихся валах с дополнительным креплением или без него при малых нагрузках и больших длинах соединения. Примеры: зубчатые колеса на валах редукторов, посадки штифтов, тонкостенные втулки, втулки в корпусах из цветных сплавов
Посадка глухая		Являются наиболее прочными из переходных посадок. Зазоры при сборке практически не возникают. Разбора соединений производится редко, только при капитальном ремонте. Применяются для центрирования деталей в неподвижных соединениях, передающих большие усилия, при наличии вибрации и ударов. Примеры: зубчатые колеса на валах ковочных машин, червячные колеса на валах, бронзовые венцы червячных колес на чугунных ступицах, постоянные втулки в корпусах кондукторов, втулки в корпусах подшипников скольжения, установочные кольца на валах, контрольные штифты станочных приспособлений.

 

3. Посадки с натягом

 

Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей, как правило, без дополнительного крепления винтами, штифтами, шпонками и т.п. Относительная неподвижность деталей достигается за счет напряжений вследствие действия деформаций контактных поверхностей сопрягаемых деталей.

Прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей, формы и размеров центрирующих фасок, смазки и скорости запрессовки, условий нагрева или охлаждения и т.д. Ввиду многообразия исходных факторов выбор посадки производят не только по аналогии с известными соединениями (табл.1.12), но и на основе предварительных расчетов натягов и возникающих напряжений.

Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом:

сборка под прессом за счет его осевого усилия при нормальной температуре (продольная запрессовка);

сборка с предварительным разогревом охватыющей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала) до определенной температуры (способ термических деформаций или поперечная запрессовка).

Продольная запрессовка применяется при относительно небольших натягах (до 0,001 d). Сборка способом термических деформаций применяется при любых натягах и обеспечивает более высокое качество соединения.

 

Таблица 1.12.

Рекомендации по применению посадок с натягом

Вид сопряжения	Посадки	Рекомендации по применению
Легкопрессовые посадки		Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Применяются при малых моментах и осевых усилиях, для соединения тонкостенных деталей, не допускающих больших деформаций, для центрирования тяжело нагруженных или быстровращающихся крупногабаритных деталей с дополнительным креплением, для посадочных мест подшипников. Примеры: втулки и кольца в корпусах, втулки и зубчатые колеса передач бабки токарных станков, уплотнительные кольца на валах для фиксации положения колес на валах редукторов и т.д.
Посадки прессовые средние		Характеризируются гарантированными натягами в пределах умеренными (0,0002 0,0006) d, обеспечивающими передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления. Примеры: втулки подшипников скольжения в гнездах при тяжелых и ударных нагрузках – в крышке корпуса пневматической машинки для сверления, в зубчатых колесах на валах коробок скоростей токарных станков, постоянные кондукторные втулки, фиксаторы и упоры в приспособлениях, зубчатые колеса на промежуточном валу в коробках передач грузовых автомобилей, червячное колесо на валу редуктора (крепление шпонкой) и бронзовые зубчатые венцы червячных колес.
Посадки прессовые тяжелые		Характеризуются большими гарантированными натягами (0,001 0,002) d. Предназначены для соединений, на которые воздействуют тяжелые и динамические нагрузки. Примеры: дисковые и тарельчатые несъемные муфты на концах валов, зубчатые бронзовые венцы на стальных центрах, установочные штифты в станочных приспособлениях, короткие втулки в ступицах зубчатых колес.