Задача1. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений

Методические указания

При решении задачи необходимо руководствоваться заданием, указанным в таблице 1, приложения А и выполнить следующие работы:  

1. По заданным номинальному размеру посадки и значениям предельных отклонений размеров вала и отверстия необходимо определить предельные значения размеров, допуски размеров, минимальный и максимальный зазор или натяг в соединении, а также установить квалитет, посадку, систему, в которой она выполнена, пользуясь  справочной литературой [6, 9, 10], найти условные обозначения полей допусков, соответствующие задан­ным предельным размерам деталей в цифровом выражении, а также установить соответствующую шероховатость поверхностей деталей и рекомендуемый способ их механической обработки [6].

2. Начертить схему расположения полей допусков соединения, эскизы соединения и отдельных деталей (втулки и вала) с обозначением размеров, допусков и шероховатости поверхностей.

Квалитет, систему и наименова­ние посадки устанавливают, исходя из номинального размера соединения и предельных отклонений размеров деталей в циф­ровом выражении.

Стандартами установлены две системы посадок: система отверстия и система вала. В авто­тракторной промышленности и сельхозмашиностроении  более предпочтительное применение имеет система отверстия, главным образом, вследствие применения меньшего количества специального режущего инстру­мента и контрольно-измерительных средств.

Система вала применяется в конструкциях машин при разных посадках нескольких деталей на вал, при соединении стандарт­ных деталей и узлов, выполненных по системе вала (например, наружного диаметра наружного кольца подшипника).

Установление наивыгоднейшего квалитета размеров деталей имеет большое практическое значение. При установлении квалитета следует учитывать особенности конструкции, технологии из­готовления деталей, особенно завершающих операций, допуска­емые отклонения размеров,  допуски формы и расположения по­верхностей детали, условия контроля и др.

5-й квалитет при производстве деталей тракторов и грузовых автомобилей обычно не применяется.

 6-й квалитет является основным при обрабо­тке шеек коленчатых и распределительных валов, посадоч­ных мест под подшипники качения, а также при изготовлении деталей коробки скоростей и др.

7, 8-й  квалитеты используют для ответственных узлов автомобилей и с.-х. машин, посадочных отверстий деталей тракторов и др.

8, 9 и 10 квалитеты применяются при изготовлении менее точных деталей тракторов, сельскохозяйственных и других машин.

Посадки сопрягаемых деталей выбирают, исходя из конструктив­ных и эксплуатационных условий, передаваемых крутящих моментов, герметичности, центрирования, обеспечения относительной подвижности или неподвижности деталей, а также на основании предварительного расчета, по аналогии с ранее про­веренными практикой подобными соединениями [6].

Шероховатость поверхностей сопрягаемых деталей устанавливают в зависимости от назначения деталей, заданного номинального размера, квалитета (величины допуска) и посадки. После установления квалитета и значений шероховатости поверхностей назначают экономические виды окончательных меха­нических обработок деталей [6].

Эскизы деталей исоединения приводятся в произ­вольном масштабе. Предельные отклонения указываются на чертежах непосредственно после номинального размера принятыми буквенными обозначениями и числовыми значениями.

Для наглядности поля допусков деталей и посадок изображаются в виде прямоугольников, ширина которых берется приблизительно равной 25 мм, длина – 40 мм относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру соединения.

Все предельные отклонения с соответствующими знаками (+ или -) на схемах проставляются в микрометрах (мкм) против границ полей допусков.

Пример. Задано соединение с размерами:

отверстие (D) - ;

вал (d) -            .

Решение. Номинальный размер соединения d _н.с. = 28 мм.

Предельные отклонения отверстия:

верхнее отклонение Е S = +0,053 мм; нижнее отклонение EI = + 0,020 мм.

Предельные отклонения вала:

верхнее отклонение es = 0; нижнее откло­нение е i = – 0,021 мм.

Предельные размеры отверстия:

- наибольший - D_max =   D _н  + Е S = 28,000 + 0,053 = 28,053 мм;

- наименьший - D_min = D _н  + EI = 28,000 + 0,020 = 28,020 мм.

Предельные размеры вала:

- наибольший- d _max = d _н + es = 28,000+0=28,000 мм;

- наименьший - d _min    = d _н + е i = 28,000+(-0,021)=27,979 мм.

Допуски размеров:

- отверстия - Т _D = D_max - D_min = 28,053-28,020=0,033 мм;

- вала     - Т _d =   d _max -   d _min = 28,000 -27,979=0,021 мм.

Зазоры:     

- наибольший зазор - S _max = D_max - d _min = 28,053 – 27,979 = 0,074 мм;

- наименьший зазор - S _min = D_min - d _max = 28,020-28,000=0,020 мм.

 В данной посадке имеются зазоры, значит, она относится к группе посадок с зазором.

Допуск посадки: T_s = S _max - S _min  = 0,074 - 0,020 = 0,054 мм.

В том случае, когда расчетная величина зазоров (S _max   и S _min) получается со знаком (-), следует, что соединение задано по посадке с натягом и зазоры (S _max   и S _min) необходимо заменить на натяги (N _max   и N _min) с противоположным знаком (+). Если же в результате расчета получаем S _max  со знаком (+), а S _min со знаком (-), то следовательно соединение задано по переходной посадке, в которой минусовое значение S _min является максимальным натягом N _max с противоположным знаком (+).

По таблицам [6] устанавливаем, что предельные отклонения вала (es = 0 мкм и ei = - 21 мкм) соответствуют предельным отклонениям основного вала седьмого квалитета (h 7), а предельные отклонения отверстия (ES = +53 мкм и EI = +20 мкм) соответствуют полю допуска F 8. Следовательно, дана посадка с зазором в системе вала.

Строим схему расположения полей допусков деталей. На схеме расположения полей допусков деталей дано наглядное представление о наличии в посадке зазоров (Рис.1.1).

 

 

 Рис.1.1 Схема расположения полей допусков отверстия и вала

 

Обозначения посадки, предельных размеров деталей и шеро­ховатости поверхности показаны на рис.1.2.

 

     

   

Рис. 1.2  Варианты обозначения посадки и размеров деталей

 

Обозначение посадки на чертеже:

буквенное - Ø числовое - Ø

Обозначение допусков размеров деталей соответственно:

отверстия – F 8  и ; вала -   h 7 и .

По справочнику [6] в зависимости от квалитета изготавливаемой детали принимаем шероховатость поверхности отверстия   Ra = 1,6 мкм, а вала – Ra  = 0,8 мкм, а также находим, что окончательной обработкой отверстия является растачивание тонкое, а закаленного вала - чистовое круглое шлифование.