Расчет и выбор посадок с гарантированным зазором

Наиболее распространенными соединениями с зазором являются подшипники скольжения.

   

При вращении вала положение его оси определяется абсолютным эксцентриситетом е или относительным эксцентриситетом χ (χ = 0,5… 0,95)

 

 ^,

где S – зазор соединения

 

 

   

  Расчет и выбор посадки с зазором сводится к определению двух предельныхфункциональных зазоров S_{min ф}. и S_{max ф}. по которым производится выбор стандартной посадки.

 

Минимальный функциональный зазор S_{min ф}. определяется из условия обеспечения жидкостного трения между валом и вкладышем.

Минимальный слой смазки, при котором обеспечивается жидкостное трение           h _min = h _ж.с.:

h _ж.с. ≥ k (Rz₁ + Rz₂ + h _g),

 

где Rz_1, Rz₂ – шероховатость контактирующих поверхностей;

  h _g – добавка, учитывающая отклонение нагрузки, температуры, скорости от расчетных, а также механические включения масла (h _g = 1…4 мкм);

k – коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k ≥ 2).

Минимальный функциональный зазор:

 

Максимальный функциональный зазор определяется из условия неразрывности масленого слоя и зависит от вязкости смазки, частоты вращения цапфы (вала), радиальной нагрузки на соединение, длины и диаметра соединения.

По полученным предельным функциональным зазорам S_minф., и S_maxф. подбирается стандартная посадка, при этом обеспечиваются условия выборапосадки:

 

1.S _{min таб.} > S _{min ф.}

2.S _{max таб}. ≤ S_maxф.

 

Разность между S_{min ф}., и S_maxт. называется запасом на износ.

Полагая, что износ вала и втулки происходит с одинаковой интенсивностью, то для них запас на износ делится на 2.

Пример. Для номинального диаметра соединения 16 мм по рассчитанным предельным значениям функциональных зазоров S_{min ф.} = 10мкм, S_maxф. = 69 мкм подобрать стандартную посадку в системе отверстия и рассчитать запасы на износ для отверстия и вала. Построить схему полей допусков выбранной посадки.

Решение. Решение задачи начинаем с построения схемы полей допусков. По условию задана система отверстия, поэтому на нулевой линии строим поле допуска основного отверстия Н. Задаемся квалитетом точности 7 (посадку рекомендуется выбирать в 6…9 квалитетах точности), выписываем из стандарта предельные отклонения для Н 7.

Для обеспечения зазора в соединении поле допуска вала должно располагаться ниже поля допуска отверстия, т. е. в данном случае ниже нулевой линии. Строим поле допуска вала (схематично, без обозначений).

Величина минимального табличного зазора будет определяться верхним предельным отклонением вала по ГОСТ 25347-82. Поэтому, в стандарте необходимо найти такое поле допуска вала, у которого верхнее отрицательное отклонение было бы больше (по модулю) или равно S _{min ф} =10 мкм (первое условие выбора). Подбор ведем начиная с 6-го квалитета точности. При выборе поля допуска вала первое условие может обеспечивать несколько полей. Рекомендутся выбирать предпочтительное поле (если такое имеется) и обеспечивающее наибольший запас на износ. Такому условию удовлетворяет вал с полем допуска и квалитетом точности f 7, которое является предпочтительным.

S _{min ф} ≤ S _{min т}; 10 < 13 мкм.

Зная предельные отклонения вала и отверстия рассчитаем максимальный табличный зазор и сравним его с максимальным функциональным:

S _{max т} < S _{max ф},   43 < 69, т.е. выполняется второе условие. Следовательно выбранная посадка обеспечивает условия выбора.

 

  Запишем выбранную посадку Ø16 , для

Рассчитываем запас на износ:

 

S _з.и. = (S _{max ф} - S _{max т}) / 2 = (69 - 43) / 2= 13 мкм.

 

Схема расположения полей допусков выбранной посадки с зазором приведена на рисунке.

                                        

5.2. Расчет и выбор посадок с гарантированным натягом

Посадки с натягом применяются для получения неподвижных соединений без дополнительных средств крепления (шпонок, штифтов и др.).

Условием годности посадки с натягом является обеспечение минимальным  натягом передачи внешней нагрузки без разрушения соединения, а максимальный натяг должен обеспечивать прочность соединения при сборке (отсутствие разрушения соединения).

Разрушение – появление на поверхностях контакта сопрягаемых деталей пластических деформаций.

 

Способы соединения с натягом:

- механическая запрессовка;

- запрессовка с применением смазки;

- запрессовка с нагревом охватывающей детали (при несложной конструкции);

- с охлаждением охватываемой детали (сухой лёд).

Целью расчета посадки с натягом является определение минимального и максимального функциональных натягов N _{min ф.}, N _maxф.

 

 

 

 

Исходные данные для расчета:

- номинальный диаметр соединения

- передаваемые соединением крутящий момент и осевая сила.

  Минимальный функциональный натяг рассчитывается из условия обеспечения относительной неподвижности сопрягаемых деталей.

Максимальный функциональный натяг рассчитывается из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей.

По полученным значениям выбираем стандартную посадку исходя из условия:

  Условия выбора посадки с натягом:

1. N _{max т.} < N _{max ф.}

 

2. N _{min т.} > N _{min ф.}

 

Выполнение условий выбора посадки обеспечивает запас на сборку (задается по максимальному натягу для исключения разрушения деталей при сборке) и запас на эксплуатацию (задается по минимальному натягу для исключения проворачивания деталей в процессе эксплуатации).

 

Запас на сборку

N _з.с. = N _{max ф.} - N _{max т.}

 

Запас на эксплуатацию

N _з.с.  = N _{min т.} - N _{min ф.}

 

Пример. Для номинального диаметра соединения 60 мм по рассчитанным предельным значениям функциональных натягов N _minф.= 20 мкм; N _{max ф.}= 240 мкм подобрать стандартную посадку в  системе отверстия и рассчитать запас на эксплуатацию и запас на сборку.

Решение. Решение задачи начинаем с построения схемы полей допусков. По условию задана система отверстия, поэтому на нулевой линии строим поле допуска основного отверстия Н. Задаемся квалитетом точности 7 (посадку рекомендуется выбирать в 6…9 квалитетах точности), выписываем из стандарта предельные отклонения для Н 7.

Для обеспечения натяга в соединении поле допуска вала должно располагаться выше поля допуска отверстия. Строим поле допуска вала (схематично, без обозначений).

Величина максимального табличного натяга будет определяться верхним предельным отклонением вала по ГОСТ 25347-82. Поэтому, в стандарте необходимо найти такое поле допуска вала, у которого верхнее положительное отклонение было бы меньше (близкое) N _{max ф.}  =101 мкм (первое условие выбора). Подбор ведем начиная с 6-го квалитета точности. При выборе поля допуска вала первое условие может обеспечивать несколько полей. Рекомендутся выбирать предпочтительное поле (если такое имеется) и обеспечивающее наибольший запас на эксплуатацию. Такому условию удовлетворяет вал с полем допуска и квалитетом точности s 6.

N _{max т.} < N _{max ф.}; 39 < 101 мкм.

Зная предельные отклонения вала и отверстия рассчитаем минимальный табличный натяг и сравним его с минимальным функциональным:

N _{min т.} > N _{min ф},   43 < 69, т.е. выполняется второе условие. Следовательно выбранная посадка обеспечивает условия выбора.

 

  Запишем выбранную посадку Ø16 , для которой

Рассчитываем запас на сборку

N _з.с. = N _{max ф.} - N _{max т.};     N _з.с. = 240 – 133 = 107 мкм.

Запас на эксплуатацию

N _з.с.  = N _{min т.} - N _{min ф.};        N _з.э. = 41 – 20 = 21 мкм.

Схема расположения полей допусков выбранной посадки с зазором приведена на рисунке.