Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества

2. Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества

При сборке соединяемые детали соприкасаются между собой отдельными поверхностями, которые называются сопрягаемыми. Размеры этих поверхностей называются сопрягаемыми размерами (например, диаметр отверстия втулки и диаметр вала, на который посажена втулка). Различают охватывающую и охватываемую поверхности и соответственно охватывающий и охватываемый размеры. Охватывающую поверхность принято называть отверстием, а охватываемую - валом.

Сопряжение имеет один номинальный размер для отверстия и вала, а предельные, как правило, различные.

Если действительные (измеренные) размеры изготовленного изделия не выходят за рамки наибольшего и наименьшего предельных размеров, то изделие удовлетворяет требованиям чертежа и выполнено правильно.

Конструкции технических устройств и других изделий требуют различных контактов сопрягаемых деталей. Одни детали должны быть подвижными относительно других, а другие - образовывать неподвижные соединения.

Характер соединения деталей, определяемый разностью между диаметрами отверстия и вала, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению, называется посадкой.

Различают три группы посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные (возможен зазор или натяг).

Зазор образуется в результате положительной разности между размерами диаметра отверстия и вала. Если эта разность отрицательна, то посадка будет с натягом.

Различают наибольшие и наименьшие зазоры и натяги. Наибольший зазор - это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала

Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.

Наибольший натяг-положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.

Наименьший натяг - положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.

Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга.

Системой допусков и посадок установлено, что в каждом сопряжении у одной из деталей (основной) какое-либо отклонение равно нулю. В зависимости от того, какая из сопрягаемых деталей принята за основную, различают посадки в системе отверстия и посадки в системе вала.

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и, натяги получают соединением различных валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.

Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу).

3. Допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 приведены в таблице №1:

Таблица №1

Ширины b – h9;

Высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – h11.

В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок состоит из:

Слова "Шпонка";

Обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

Размеров сечения b x h и длины шпонки l;

Обозначения стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.

Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

Ширины b – h9;

Высоты h (h1) - h11;

Диаметра D - h12.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (h1); обозначения стандарта.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Посадки во всех системах образуются сочетанием полей допусков отверстия и вала.

Стандартами установлены две равноправные системы: система отверстия и система вала.

Посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги получают сочетанием различных полей допусков валов с одним (основным) полем допуска отверстия.

Посадки в системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натяги получают сочетанием различных полей допусков отверстий с одним (основным) полем допуска вала.

Обозначают посадки записью полей допусков отверстия и вала, обычно в виде дроби. При этом поле допуска отверстия всегда указывается в числителе дроби, а поле допуска вала - в знаменателе . Это правило распространяется на обозначения и других видов сопряжений (резьбовых, шпоночных, шлицевых и т.д.), а не только гладких, которые мы сейчас рассматриваем.

Приведем примеры обозначения посадок по ЕСДП и их объяснение.

Посадка: 20H7/g6

Эта запись означает, что сопряжение выполнено для номинального размера 20 мм , в системе отверстия, так как поле допуска отверстия обозначено Н7 (основное отклонение для Н равно нулю и соответствует обозначению основного отверстия, а цифра 7 показывает, что допуск для отверстия надо брать по седьмому квалитету для интервала размеров (свыше 18 до 30 мм), в который входит размер 20 мм); поле допуска вала g6 (основное отклонение g с допуском по квалитету 6 ).

Посадка: Ø 80 F7/h6

Эта запись означает, что сопряжение выполнено для цилиндрического сопряжения с номинальным диаметром 80 мм в системе вала, так как поле допуска вала обозначено h6 (основное отклонение для h равно нулю и соответствует обозначению основного вала, а цифра 6 показывает, что допуск для вала надо брать по шестому квалитету для интервала размеров (свыше 50 до 80 мм, к которому относится размер 80 мм); поле допуска отверстия F7 (основное отклонение F с допуском по квалитету 7 ).

В этих примерах числовые значения отклонений валов и отверстий не указаны, их надо определить по таблицам стандартов. Это неудобно для непосредственных изготовителей изделий в условиях цеха и поэтому рекомендуется указывать на чертежах так называемое смешанное обозначение требований к точности размеров элементов деталей, например:

Ø 50 H7(+0.023)/f7(–0.050 –0.025)

При таком обозначении рабочему виден и характер сопряжения и известны значения допускаемых отклонений для вала и отверстия.

Легко переводить посадки из одной системы в другую не меняя характера сопряжения, при этом квалитеты у отверстия и вала сохраняют, а заменяют основные отклонения, например:

Ø80F7/h7 → Ø80F7/f6

1. В ЕСДП сами посадки непосредственно не нормируются. В принципе пользователь системы может применять для образования посадок любые сочетания нормируемых полей допусков валов и отверстий. Но экономически такое многообразие не оправдано. Поэтому в информационном приложении к стандарту даются рекомендуемые посадки в системе отверстия и в системе вала.

Для образования посадок используют квалитеты с 5 до 12 для отверстий и с 4 до 12 для валов.

Всего рекомендуется для использования 68 посадок, из которых так же как и для полей допусков выделены посадки предпочтительного применения. Таких посадок в системе отверстия 17 и в системе вала 10. Такого количества посадок вполне достаточно для конструкторской деятельности при проектировании новых разработок. При этом стараются сочетать большие допуски для отверстий, чем допуски вала, обычно на один квалитет. Для более грубых посадок берут одинаковые допуски на вал и отверстие (один квалитет).

В ГОСТ 25347 – 82 подчеркивается, что применение системы отверстия является предпочтительным. И не случайно, предпочтительных посадок рекомендуется гораздо больше в системе отверстия – 17, чем в системе вала – 10.

Еще раз подчеркнем, что изготовление отверстия обходится дороже, чем изготовление вала той же точности. Поэтому из экономических соображений выгоднее использовать систему отверстия, а не систему вала.

2. Случаи применения посадок в системе вала. Такие случаи редки и их применение объясняется не только экономическими соображениями. Посадки в системе вала применяют, если на вал одного диаметра необходимо установить несколько деталей с разными видами посадок. В этом случае вал можно изготовить с одинаковыми предельными размерами по всей длине, а отверстия изготовить с разными отклонениями для образования нужных сопряжений.

Примерами применения посадок в системе вала могут быть следующие варианты:

А: Использование стандартных изделий.

1. Наружные диаметры подшипников качения сопрягают с отверстиями для них в системе вала, ибо вряд ли кому придет в голову обрабатывать наружные диаметры подшипников для образования нужной посадки с отверстием в корпусе, гораздо проще выполнить диаметр отверстия с требуемыми отклонениями для той же цели.

2. Светлотянутый калиброванный материал (серебрянка) поступает к потребителю в виде прутков (валов) с известными допусками на диаметр и поэтому целесообразно их использовать без дополнительной обработки. И тогда рекомендуется для образования различных посадок с такими валами соответствующим образом обрабатывать отверстия.

Б: Проектные и технологические расчеты.

3. Обоснованием необходимости применения посадок в системе вала
может быть прочностной расчет ступенчатых валов, в котором должна быть обоснована возможность возникновения недопустимых концентраций механических напряжений в местах перехода одного диаметра на другой.

Эти примеры лишь частные случаи применения посадок в системе вала. В подавляющем большинстве случаев рекомендуется применение посадок в системе отверстия.

Сочетание основного отклонения и квалитета образует поле допуска размера детали . Например:

е8, k6, r6 – поля допусков валов (табл. 1.2);

D10, M8, R7 – поля допусков отверстий (табл. 1.3).

Посадки на чертежах обозначают дробью: в числителе пишут поле допуска отверстия, а в знаменателе – поле допуска вала.

Посадки предусмотрены в двух системах: системе посадок основного отверстия и системе посадок основного вала.

Система посадок основного отверстия или просто система отверстия – это совокупность посадок, в которых предельные отклонения отверстий одинаковы (при одном номинальном размере и квалитете), а различные посадки достигаются изменением предельных отклонений валов.

Основное отверстие – это отверстие, которое обозначается буквой H и у которого нижнее отклонение равно нулю (EI = 0 ). При обозначении посадок в системе отверстия в числителе всегда будет стоять основное отверстие «Н», а в знаменателе – основное отклонение вала, предназначенное для образования той или иной посадки.

Например:

– посадка в системе отверстия с гарантированным зазором;

– посадка в системе отверстия, переходная;

– посадка в системе отверстия с гарантированным натягом.

Система посадок основного вала или просто система вала – это совокупность посадок, в которых предельные отклонения валов одинаковы (при одном номинальном размере и одном квалитете), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений отверстий.

Основной вал – это вал, который обозначается буквой «h » и у которого верхнее отклонение равно нулю (es = 0 ).

При обозначении посадок в системе вала в знаменателе (где пишется всегда поле допуска вала) будет стоять основной вал «h », а в числителе основное отклонение отверстия, предназначенное для образования той или иной посадки.

Например:

– посадка в системе вала с гарантированным зазором;

– посадка в системе вала, переходная;

– посадка в системе вала с гарантированным натягом.

Стандарт разрешает любое сочетание полей допусков отверстий и валов, например: ; и др.

И в то же время для всех диапазонов размеров установлены рекомендуемые посадки и для размеров 1 – 500 мм из них выделены предпочтительные, например: H7/f7; H7/n6 и т.п. (см. табл. 1.2 и 1.3).

Унификация посадок позволяет обеспечить однородность конструктивных требований к соединениям и облегчить работу конструкторов по назначению посадок. Комбинируя различные варианты предпочтительных полей допусков валов и отверстий, можно значительно расширить возможности системы по созданию различных посадок без увеличения набора инструментов, калибров и другой технологической оснастки.

По экономическим соображениям посадки следует назначать главным образом в системе отверстия и реже в системе вала. Это сокращает номенклатуру режущих и измерительных инструментов, предназначенных для обработки и контроля отверстий. Точные отверстия обрабатывают дорогостоящим режущим инструментом (зенкерами, развертками, протяжками). Каждый из них применяют для обработки только одного размера с определенным полем допуска. Валы же независимо от их размеров обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а следовательно, меньше номенклатура режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий.

Однако в некоторых случаях по конструктивным соображениям приходится применять систему вала, например, когда требуется чередовать соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера, но с различными посадками на одном валу или гнездо в корпусе для установки подшипника выполняется по системе вала.

В рекомендуемых и предпочтительных посадках точных квалитетов для размеров от 1 до 3150 мм допуск отверстия, как правило, на один-два квалитета больше допуска вала, поскольку точное отверстие технологически получить труднее, чем точный вал, вследствие худших условий отвода теплоты, недостаточной жесткости, повышенной изнашиваемости и сложности направления режущего инструмента для обработки отверстий.

Допуски для размеров до 500 мм

Глава 1. Система отверстия и система вала. Особенности,

отличия, преимущества………………………………………………….3

1.1.Понятия «вал» и «отверстие»……………………………………………...3

1.2. Расчет параметров посадки и калибров для сопряжения в

системах отверстия и вала………………………………………………….6

Глава 2. Допуски и посадки шпоночных соединений………………………...10

2.1.Допуски резьбы……………………………………………………………15

2.2. Допуск размера. Поле допуска…………………………………………..18

2.3. Образование полей допусков и посадок………………………………..19

Глава 3. Системы допусков и посадок………………………………………..21

3.1.Схемы расположения полей допусков стандартных сопряжений……….23

Список использованной литературы…………………………………………..30

Глава 1. Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества

1.1.Понятия «вал» и «отверстие»

Конструктивно любая деталь состоит из элементов (поверхностей) различной геометрической формы, часть из которых взаимодействует (образует посадки-сопряжения) с поверхностями других деталей, а остальная часть элементов является свободной (несопрягаемой). В терминологии по допускам и посадкам размеры всех элементов деталей независимо от их формы условно делят на три группы: размеры валов, размеры отверстий и размеры, не относящиеся к валам и отверстиям.

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.

Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.

Для сопрягаемых элементов деталей на основе анализа рабочих и сборочных чертежей, а при необходимости и образцов изделий, устанавливают охватывающие и охватываемые поверхности сопряженных деталей и, таким образом, принадлежность поверхностей сопряжений к группам «вал» и «отверстие».

Для несопрягаемых элементов деталей установление вал это или отверстие выполняют с помощью технологического принципа, состоящего в том, что если при обработке от базовой поверхности размер элемента увеличивается, то это отверстие, а если размер элемента уменьшается, то это вал.

Состав группы размеров и элементов деталей, не относящихся ни к валам, ни к отверстиям, сравнительно невелик (например, фаски, радиусы скруглений, галтели, выступы, впадины, расстояния между осями (и др.).

При сборке соединяемые детали соприкасаются между собой отдельными поверхностями, которые называются сопрягаемыми. Размеры этих поверхностей называются сопрягаемыми размерами (например, диаметр отверстия втулки и диаметр вала, на который посажена втулка). Различают охватывающую и охватываемую поверхности и соответственно охватывающий и охватываемый размеры. Охватывающую поверхность принято называть отверстием, а охватываемую - валом.

Сопряжение имеет один номинальный размер для отверстия и вала, а предельные, как правило, различные.

Если действительные (измеренные) размеры изготовленного изделия не выходят за рамки наибольшего и наименьшего предельных размеров, то изделие удовлетворяет требованиям чертежа и выполнено правильно.

Конструкции технических устройств и других изделий требуют различных контактов сопрягаемых деталей. Одни детали должны быть подвижными относительно других, а другие - образовывать неподвижные соединения.

Характер соединения деталей, определяемый разностью между диаметрами отверстия и вала, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению, называется посадкой.

Различают три группы посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные (возможен зазор или натяг).

Зазор образуется в результате положительной разности между размерами диаметра отверстия и вала. Если эта разность отрицательна, то посадка будет с натягом.

Различают наибольшие и наименьшие зазоры и натяги. Наибольший зазор - это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала

Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.

Наибольший натяг-положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.

Наименьший натяг - положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.

Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга.

Системой допусков и посадок установлено, что в каждом сопряжении у одной из деталей (основной) какое-либо отклонение равно нулю. В зависимости от того, какая из сопрягаемых деталей принята за основную, различают посадки в системе отверстия и посадки в системе вала.

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и, натяги получают соединением различных валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.

Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу).

1.2. Расчет параметров посадки и калибров для сопряжения в системах отверстия и вала

1. Отклонения отверстия и вала по ГОСТ 25347-82:

ES = +25 мкм, es =-80 мкм

EI = 0; ei = -119 мкм

Рис.1. Схема расположения полей допусков посадки

2. Предельные размеры:

3. Допуски отверстия и вала:

4. Зазоры:

5. Средний зазор:

6. Допуск зазора (посадки)

7. Обозначение предельных отклонений размеров на конструкторских чертежах:

а) условное обозначение полей допусков

б) числовые значения предельных отклонений:

в) условное обозначение полей допусков и числовых значений предельных отклонений:

8. Обозначение размеров на рабочих чертежах:

9. Расчет калибров для проверки отверстия и вала.

Допуски и отклонения калибров по ГОСТ 24853-81:

а) для калибров-пробок

Z = 3,5 мкм, Y = 3 мкм, H = 4 мкм;

б) для калибров-скоб

Z 1 = 6 мкм, Y 1 = 5 мкм, H 1 = 7 мкм;

Рис. 2 Схема расположения полей допусков калибров

Калибры для проверки отверстия

Пробка ПР

Исполнительный размер пробки ПР:

Средневероятный износ
мкм;

Износ пробки рабочим допустим до размера:

Износ пробки цеховым контролером допустим до размера:

Пробка НЕ

Исполнительный размер пробки НЕ:

Калибры для проверки вала

Исполнительный размер скобы ПР:

Средневероятный износ
мкм;

Износ скобы рабочим допустим до размера:

Износ скобы цеховым контролером допустим до размера:

Исполнительный размер скобы НЕ

Глава 2. Допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 приведены в таблице №1:

Таблица №1

Ширины b – h9;

Высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – H21.

В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок состоит из:

Слова "Шпонка";

Обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

Размеров сечения b x h и длины шпонки l;

Обозначения стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.

Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

Ширины b – h9;

Высоты h (H2) - H21;

Диаметра D - H22.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (H2); обозначения стандарта.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

2.1.Допуски резьбы

Соединение винта и гайки в зависимости от точности их резьб. Все резьбы, принятые в машиностроении, за исключением трубных, имеют зазоры по вершинам и впадинам, и при правильном исполнении резьбового соединения винт и гайка соприкасаются только боковыми сторонами (рис. 167, а) Для полного соприкосновения боковых сторон профиля всех витков резьбы, участвующих в данном соединении, главное значение имеет точное выполнение (в некоторых пределах) размеров среднего диаметра резьбы винта и гайки, шага этой резьбы и угла ее профиля. Точность наружного и внутреннего диаметров винта и гайки имеет меньшее значение, поскольку соприкосновения поверхностей резьбы по этим диаметрам не происходит.

При слишком большом зазоре по среднему диаметру соприкосновение витков резьбы происходит лишь по одной стороне (рис. 167, б). При слишком малом зазоре по среднему диаметру для свинчивания резьбовых деталей, у одной из которых шаг резьбы неправилен, необходимо, чтобы витки одной из деталей врезались в витки другой. Например, если шаг винта получился больше должного или, как говорят, «растянутым», то для соединения такого винта с гайкой с правильной резьбой витки гайки должны врезаться в витки винта (рис. 167, в). Это, очевидно, невозможно, и свинчиваемость данных деталей может быть достигнута лишь уменьшением среднего диаметра винта (рис. 167, г) или увеличением среднего диаметра резьбовых деталей, у одной из которых шаг резьбы неправилен, необходимо, чтобы витки одной из деталей врезались в витки другой. Например, если шаг винта получился больше должного или, как говорят, «растянутым», то для соединения такого винта с гайкой с правильной резьбой витки гайки должны врезаться в витки винта (рис. 167, в). Это, очевидно, невозможно, и свинчиваемость данных деталей может быть достигнута лишь уменьшением среднего диаметра винта (рис. 167, г) и ли увеличением среднего диаметра гайки. При этом может случиться так, что только один крайний виток гайки будет касаться соответствующего витка винта и, не по всей боковой поверхности его.

Таким же способом можно обеспечить свинчиваемость резьбы деталей, если угол профиля одной из них или положение этого профиля неправильно. Например, если угол профиля винта меньше должного, что исключает возможность свинчиваемости винта с правильной гайкой (рис. 167, д), то при уменьшении среднего диаметра этого винта данные детали могут быть свинчены (рис. 167, е). В этом случае соприкосновение резьбы винта и гайки происходит только по верхним участкам боковой стороны профиля резьбы винта и по нижним участкам профиля резьбы гайки.

Путем уменьшения среднего диаметра винта с неправильным расположением профиля (рис. 167, ж) также можно получить свинчиваемость данного винта с гайкой, однако и в этом случае поверхность соприкосновения резьб винта и гайки может получиться недостаточной для качественного резьбового соединения (рис. 167, з).

Построение допусков резьб. Затруднения, связанные с проверкой нарезаемой резьбы, возникают главным образом при измерении ее шага и профиля. Действительно, если все три диаметра наружной резьбы могут быть проверены с достаточной в большинстве случаев практики точностью посредством микрометров, то для соответственной (по точности) проверки шага и угла профиля резьбы необходимы более сложные измерительные инструменты и даже приборы. Поэтому при изготовлении резьбовых деталей задаются допуски только на диаметры резьбы; допустимые ошибки в шаге и профиле учитываются в допуске на средний диаметр, потому что, как это было показано выше, ошибки в шаге и профиле всегда можно устранить изменением среднего диаметра одной из резьбовых деталей.

Допуск на средний диаметр устанавливается таким, чтобы при небольших ошибках в шаге или угле профиля винт и гайка свинчивались без ущерба для прочности резьбового соединения.

Допуски на наружный и внутренний диаметры винта и гайки назначаются такими, чтобы между вершиной профиля резьбы винта и соответствующей впадиной резьбы гайки получался зазор.

Числовые значения этих допусков приняты большими, превышающими примерно в два раза допуски на средний диаметр.

Допуски метрических и дюймовых резьб. Для метрических резьб с крупными и мелкими шагами для диаметров от 1 до 600 мм по ГОСТ 9253-59 установлены три класса точности: первый (кл. /), второй (кл. 2) и третий (кл. 3), а для резьб с мелкими шагами также класс 2а (кл. 2а). Эти обозначения указывались на выпущенных ранее чертежах. В новом ГОСТ 16093-70 классы точности заменены на квалитеты точности, которым присвоены обозначения: h, g , е и d для болтов и Н и G для гаек.

Для дюймовой, а также трубной резьб, установлено два класса точности - второй (кл. 2) и третий (кл. 3).

Допуски трапецеидальных резьб. Для трапецеидальных резьб установлены три класса точности, обозначаемые: кл. 1, кл. 2 , кл. 3, кл. ЗХ.

2.2. Допуск размера. Поле допуска

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями. Допуск обозначается IT (International Tolerance) или TD - допуск отверстия и Td - допуск вала.

Допуск размера всегда положительная величина. Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков.

Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Если нулевая линия расположена горизонтально, то в условном масштабе положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нее. Если нулевая линия расположена вертикально, то положительные отклонения откладываются справа от нулевой линии.

Поля допусков отверстий и валов могут занимать различное расположение относительно нулевой линии, что необходимо для образования различных посадок.

Различают начало и конец поля допуска. Началом поля допуска является граница, соответствующая наибольшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от исправимых негодных. Концом поля допуска является граница, соответствующая наименьшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от неисправимых негодных.

Для отверстий начало поля допуска определяется линией, соответствующей нижнему отклонению, конец поля допуска - линией, соответствующей верхнему отклонению. Для валов начало поля допуска определяется линией, соответствующей верхнему отклонению, конец поля допуска - линией, соответствующей нижнему отклонению.

2.3. Образование полей допусков и посадок

Поле допуска образуется сочетанием одного из основных отношений с допуском по одному из квалитетов, поэтому условное обозначение поля допуска состоит из условного обозначения основного отклонения (буквы) и номера квалитета.

Предпочтительные поля допусков обеспечиваются режущи инструментом и калибрами по нормальному ряду чисел, а рекомендуемые - только калибрами. Дополнительные поля допусков являются полями ограниченного применения и используются тог да, когда применение основных полей допусков не позволяет вы полнить требования, предъявляемые к изделию.

В ЕСДП предусмотрены все группы посадок: с зазором, натягом и переходные. Посадки не имеют названий, отражающих конструктивно-технологические или эксплуатационные свойства, а представляются только в условных обозначениях сочетаемых полей допусков отверстия и вала.

Посадки, как правило, применяют в системе отверстия (предпочтительно) или в системе вала.

Все посадки в системе отверстия для заданных номинальны размеров сопряжений и их квалитетов образуются полями допусков отверстий с неизменными основными отклонениями Ни раз личными основными отклонениями валов.

Для посадок с зазором в системе отверстия используют по допусков валов с основными отклонениями от а до h включительно.

Для переходных посадок в системе отверстия применяют no допусков валов с основными отклонениями к, т, п.

Для посадок с натягом в системе отверстия выбирают поля д пусков валов с основными отклонениями от р до zc.

Для посадок в системе вала для заданных номинальных размеров и квалитетов сопряжений используют поля допусков с неизменными основными отклонениями h вала и различными основными отклонениями отверстий.

Для посадок с зазором в системе вала выбирают поля допусков отверстий с основными отклонениями от А до Н включительно.

Для переходных посадок в системе вала используют поля до пусков отверстий с основными отклонениями Js, К, М, N.

Для диапазона от 1 до 500 мм в системе отверстия выделено 69 рекомендуемых посадок, из них 17 - предпочтительных, а в системе вала - 59 рекомендуемых посадок, в том числе 11 предпочтительных.

Глава 3. Системы допусков и посадок

С учетом опыта использования и требований национальных систем допусков ЕСДП состоит из двух равноправных систем допусков и посадок: системы отверстия и системы вала.

Выделение названных систем допусков и посадок вызвано различием в способах образования посадок.

Система отверстия - система допусков и посадок при которой предельные размеры отверстия для всех посадок для данного номинального размера dH сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров вала.

Система вала - система допусков и посадок, при которой предельные размеры вала для всех посадок для данного номинального размера сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров отверстия.

Система отверстия имеет более широкое применение по сравнению с системой вала, что связано с ее преимуществами технико-экономического характера на стадии отработки конструкции. Для обработки отверстий с разными размерами необходима иметь и разные комплекты режущих инструментов (сверла, зенкера, развертки, протяжки и т. п.), а валы независимо от их размера обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. Таким образом, система отверстия требует существенно меньших расходов производства как в процессе экспериментальной обработки сопряжения, так и в условиях массового или крупносерийного производства.

Система вала является предпочтительной по сравнению с системой отверстия, когда валы не требуют дополнительной разметочной обработки, а могут пойти в сборку после так называемых заготовительных технологических процессов.

Система вала применяется также в случаях, когда система отверстия не позволяет осуществлять требуемые соединения при данных конструктивных решениях.

При выборе системы посадок необходимо учитывать допуски на стандартные детали и составные части изделий: в шариковых и роликовых подшипниках посадки внутреннего кольца на вал осуществляются в системе отверстия, а посадки наружного кольца в корпус изделия - в системе вала.

Деталь, размеры которой для всех посадок при неизменных номинальном размере и квалитете не меняются, принято называть основной деталью.

В соответствии со схемой образования посадок в системе отверстия основной деталью является отверстие, а в системе вала - вал.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Таким образом, в системе отверстия неосновными деталями будут валы, в системе вала - отверстия.

Расположение полей допусков основных деталей должно быть постоянным и не зависеть от расположения полей допусков неосновных деталей. В зависимости от расположения поля допуска основной детали относительно номинального размера сопряжения различают предельно асимметричные и симметричные системы допусков.

ЕСДП - предельно асимметричная система допусков, при этом Допуск задается "в тело" детали, т.е. в плюс - в сторону увеличения размера от номинального для основного отверстия и в минус - в сторону уменьшения размера от номинального для основного вала.

Предельно асимметричные системы допусков и посадок имеют некоторые экономические преимущества перед симметричными системами, что связано с обеспечением основных деталей предельными калибрами.

Следует также отметить применение в ряде случаев несистемных посадок, т. е. отверстие выполняется в системе вала, а вал - в системе отверстия. В частности, несистемная посадка используется для боковых сторон прямобочного шлицевого соединения.

3.1.Схемы расположения полей допусков стандартных сопряжений

1 Гладкое цилиндрическое соединение

Для комбинированной посадки определим вероятность образования посадок с натягом и посадок с зазором. Расчет выполним в следующей последовательности.

Рассчитаем среднее квадратическое отклонение зазора (натяга), мкм

определим предел интегрирования

табличное значение функции Ф(z)= 0,32894

Вероятность натяга в относительных единицах

P N " = 0,5 + Ф(z) = 0,5 + 0,32894 = 0,82894

Вероятность натяга в процентах

P N = P N " x 100% = 0,82894*100%= 82,894%

Вероятность зазора в относительных единицах

P З " = 1 – P N = 1 - 0,82894 = 0,17106

Вероятность зазора в процентах

P З = P З " x 100% = 0,17103*100% = 17,103%

Список использованной литературы

1. Коротков В. П., Тайц Б. А. «Основы метрологии и теории точности измерительных устройств». М.: Изд-во стандартов, 1978. 351 с.

2. А. И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н. М. Федотов. «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»: – 6-е изд., перераб. и дополн. – М.: Машиностроение, 1986. – 352 с., ил.

3. В. В. Бойцова «Основы стандартизации в машиностроении». М.: Изд-во стандартов. 1983. 263 с.

4. Козловский Н.С., Виноградов А.Н. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения. М., «Машиностроение», 1979

5. Допуски и посадки. Справочник. Под ред. В.Д. Мягков. Т.1 и 2.Л., «Машиностроение», 1978

Система вала

система посадок для сопрягаемых гладких деталей машин, основной деталью (основанием) которой служит вал; характеризуется тем, что при данном номинальном размере сопрягаемых деталей предельные размеры вала остаются постоянными для всех посадок (см. Допуск). Различные посадки в С. в. осуществляются изменением предельных размеров отверстий одной из сопрягаемых деталей. Применение С. в. целесообразно в тех соединениях, в которых можно использовать вал без дополнительной обработки (например, валы из калиброванного материала), а также при установке на одном гладком валу нескольких деталей с разными посадками (например, в сопряжении поршневого пальца с верхней головкой шатуна и поршнем двигателя внутреннего сгорания).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Система вала" в других словарях:

СИСТЕМА ОТВЕРСТИЯ - совокупность характера (см.), в которых при одном и том же классе точности и одном и том же номинальном размере отверстие имеет постоянную величину, а для получения требуемой посадки изменяют предельные отклонения вала. (См. .) … Большая политехническая энциклопедия

Система посадок для сопрягаемых гладких деталей машин, основной деталью (основанием) которой служит деталь с отверстием; характеризуется тем, что при данном номинальном размере сопрягаемых деталей предельные размеры отверстия остаются… … Большая советская энциклопедия

Система передачи - Совокупность технических средств, обеспечивающая образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов первичной сети электросвязи, состоящая из станций системы передачи и среды распространения сигналов электросвязи (ГОСТ 22348 77)… …

система водородного уплотнения вала (турбогенератора) - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN hydrogen shaft seal system …

система водородного уплотнения вала турбины - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN hydrogen shaft seal system … Справочник технического переводчика

система передачи мощности - СПМ Комплекс устройств для передачи мощности от вала ветроколеса к валу соответствующей машины ветроагрегата с повышением или без повышения частоты вращения вала этой машины. [ГОСТ Р 51237 98] Тематики ветроэнергетика Синонимы СПМ EN transmission … Справочник технического переводчика

система сальникового уплотнения вала турбины - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN turbine gland sealing systemTGSS … Справочник технического переводчика

система уплотнений вала (турбины) - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN gland seal system … Справочник технического переводчика

система - 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Система зажигания это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление электрической искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в нужный момент. Эта система является частью общей… … Википедия