Выбор и применение посадок

Посадки выбираются следующими методами:

− методом прецедентов;

− методом подобия;

− расчётным методом.

Метод прецедентов заключается в том, что конструктор во вновь проектируемой конструкции использует посадки, указанные на чертежах подобной машины, ранее сконструированной и прошедшей эксплуатационную проверку. Этот метод приемлем при полной тождественности геометрических и других параметров и условий эксплуатации проектируемого соединения и прототипа.

Метод подобия заключается в том, что при неполной тождественности проектируемого соединения и прототипа по конструктивным параметрам и условиям эксплуатации конструктор должен установить критерии их подобия и скорректировать посадку. Однако в связи с трудностью выбора критерия подобия можно не достичь поставленной цели, что приведёт к неправильному выбору посадки.

Расчётный метод заключается в том, что конструктор, зная условия и длительность эксплуатации машины, рассчитывает предельные функциональные зазоры и натяги и с определённым коэффициентом запаса подбирает стандартную посадку.

Рассмотрим области применения рекомендуемых предпочтительных посадок системы отверстия в машиностроении [3; 4].

Посадки с зазором

Посадки H/h – «скользящие». Наименьший (гарантированный) зазор в посадках равен нулю. Они установлены во всём диапазоне точностей сопрягаемых размеров (4…12 квалитеты). В точных квалитетах они применяются как центрирующие посадки, т.е. обеспечивают высокую степень совпадения центра вала с центром сопрягаемого с ним отверстия. Допускают медленное вращение и продольное перемещение, используемое чаще всего при настройках и регулировках.

Посадка H7/h6 применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точности центрирования часто разбираемых соединений: сменные зубчатые колёса на валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные кондукторные втулки станочных приспособлений и т.д. Для подвижных соединений применяется посадка, например, шпинделя в корпусе сверлильного станка.

Посадки H8/h7, H8/h8 имеет примерно то же назначение, что и предыдущая посадка, но характеризуется более широкими допусками, облегчающими изготовление деталей.

Посадки H/h в более грубых квалитетах (9…12) применяются для непо-движных и подвижных соединений малой точности: посадки муфт, звёздочек и шкивов на валах, для неответственных шарниров и роликов и т.п.

Посадки H/g – «движения». Обладают по сравнению с другими посадками небольшим гарантированным зазором. Применяются только в точных квалитетах (4…7) для плавных, чаще всего возвратно-поступательных перемещений, допускают медленное вращение при малых нагрузках.

Посадки H6/g5 (не предпочтительная), H7/g6 применяются в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделе делительной головки и т.п.

Посадки H/f – «ходовые». Характеризуются умеренным гарантированным зазором. Применяются для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения общего назначения при лёгких и средних режимах работы с угловыми скоростями не более 150 рад/с и в опорах поступательного перемещения.

Посадки H7/f7, H8/f8 (не предпочтительная) применяются в подшипниках скольжения коробок передач различных станков, в соединениях поршня с цилиндром в компрессорах, в гидравлических прессах и т.п.

Посадки H/e – «легкоходовые». Обладают значительным гарантированным зазором, вдвое большим, чем у ходовых посадок. Применяются для свободного вращательного движения при повышенных режимах работы с угловыми скоростями более 150 рад/с, а также для компенсации погрешностей монтажа и деформаций, возникающих во время работы.

Посадки H7/e8, H8/e8 применяются для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, больших машин, коренных шеек коленчатых валов.

Посадки H/d – «широкоходовые». Характеризуются большим гарантированным зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное перемещение деталей или их регулировку и сборку.

Посадки H8/d9, H9/d9 применяются для соединений при невысоких требованиях к точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней цилиндров компрессоров.

Посадки H11/d11 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах, для шарниров и роликов на осях.

 

Посадки переходные

Посадки H/js – «плотные». Вероятность получения натяга P(N) равна 0,5…5%, следовательно, в соединении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают лёгкую собираемость.

Посадка H7/js6 применяется для соединения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.

Посадки H/k – «напряжённые». Вероятность получения натяга P(N) равна 24…68%. Однако из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий, например, при помощи ручных молотков.

Посадка H7/k6 широко применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов, маховиков, муфт с валами.

Посадки H/m – «тугие». Вероятность получения натяга P(N) равна 60…99,98%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.

Посадка H7/m6 (не предпочтительная) применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов, маховиков, муфт с валами, для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.

Посадки H/n – «глухие». Вероятность получения натяга P(N) равна 88…100%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях с применением прессов. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.

Посадка H7/n6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, муфт, кривошипов с валами, для установки штифтов, постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов и т.п.

 

Посадки с натягом

Посадки H/p – «легкопрессовые». Имеют минимальный гарантированный (наименьший) натяг. Обладают высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением.

Посадка H7/p6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, втулок, установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.

Посадки H/r, H/s, H/t – «прессовые средние». Имеют умеренный гарантированный натяг в пределах N = (0,0002…0,0006)D. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него. В соединении возникают, как правило, упругие деформации.

Посадки H7/r6, H7/s6 применяются с дополнительным креплением для соединения зубчатых и червячных колёс с валами в условиях тяжёлых ударных нагрузок (для стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка H7/r6).

Посадки H/u, H/x, H/z – «прессовые тяжёлые». Имеют большой гарантированный натяг в пределах N = (0,001…0,002)D. Предназначены для соединений, на которые действуют большие, в том числе динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В соединении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность.

Посадки H7/u7, H8/u8 являются наиболее распространёнными из числа тяжёлых посадок. Примеры применения: вагонные колёса на осях, бронзовые венцы на стальных ступицах червячных колёс, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.

Приведём конкретные примеры применения посадок [5; 6].

Примеры посадок с зазором:

− пиноль задней бабки токарно-винторезного станка – f 75H6/h5;

− крышка подшипника редуктора – f 80H7/h7;

− подшипник двигателя внутреннего сгорания – f 50H6/e7;

− рычаг клапана на валу – f 16H8/e8;

− плунжерная пара – f 25H7/g6

− промежуточная шестерня на оси – f 40H7/d8;

− дышло паровой машины – f 180D8/h8;

− подшипник жидкостного трения прокатных станов – f 350H6/d6.

Примеры посадок с натягом:

− центральная колонна консольного крана – f 300H7/s6;

− постоянная кондукторная втулка приспособления – f 20H7/p6;

− шатун и втулка компрессора – f 105H7/s6;

− штифт и направляющая – f 60H7/r6.

Примеры переходных посадок:

− кулачки, закреплённые шпонкой на держателе – f 50H7/m6;

− муфта сцепления, закреплённая шпонкой на валу – f 12H7/k6;

− шестерня, закреплённая шпонкой на валу редуктора – f 40H7/k6;

− поршневой палец во втулке – f 38H6/k5;

− маслоотражательное кольцо на валу редуктора – f 50H7/k6;

− ступица вентилятора на валу – f 16H7/n6.

Общие допуски размеров

Общий допуск размера – предельные отклонения (допуски) линейных и угловых размеров, указываемые в технических требованиях чертежа или в других технических документах общей записью и применяемые в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих номинальных размеров. Иначе их можно назвать неуказанными предельными отклонениями размеров. Наиболее распространёнными являются общие допуски линейных размеров, поэтому остановимся только на них.

Общими допусками могут быть толь­ко допуски низкой точности. Основные пра­вила назначения таких допусков установлены ГОСТ 30893.1-2002 «Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками».

Общие допуски линейных и угловых размеров должны назначаться по классам точности: точный – f; средний – m; грубый – c; очень грубый – v.

В таблице 2.4 приведены предельные отклонения линейных размеров, кроме ра­диусов закругления и фасок, по классам точности для диапазона номинальных размеров 0,5…1000 мм.

Таблица 2.4 – Предельные отклонения размеров по классам точности

Класс точности	Предельные отклонения для номинальных размеров, мм
от 0,5 до 3	св. 3 до 6	св. 6 до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 400	св. 400 до 1000
Точный f	± 0,05	± 0,05	± 0,1	± 0,15	± 0,2	± 0,3
Средний m	± 0,10	± 0,10	± 0,2	± 0,30	± 0,5	± 0,8
Грубый c	± 0,20	± 0,30	± 0,5	± 0,80	± 1,2	± 2,0
Очень грубый v	–	± 0,50	± 1,0	± 1,50	± 2,5	± 4,0

Кроме этого, стандартом предусмотрено три дополнительных варианта назначения неуказанных предельных отклонений линейных размеров (таблица 2.5). Допускается назначать общие допуски по квалитетам или по классам точности, отмеченным соответствующим цифровым индексом: t₁ – точный, t₂ – средний, t₃ – грубый, t₄ – очень грубый. Таблица со­ставлена на основе классификации конструктивных элементов деталей на три вида: валы, отверстия и элементы, не относящиеся к валам и отверстиям.

Числовые значения предельных отклонений по указанным классам точности установлены путём грубого округления числовых значений по квалитетам соответственно 12 (точный), 14 (средний), 16 (грубый) и 17 (очень грубый) для укрупнённых интервалов номинальных размеров. Это положение иллюстрирует пример, приведённый в таблице 2.6.

Таблица 2.5 – Предельные отклонения линейных размеров для одной

Общей записи

 

Вариант	Размеры валов	Размеры отверстий	Размеры элементов, не относящихся к валам и отверстиям

Таблица 2.6 – Неуказанные предельные отклонения размеров

по 12 квалитету и классу точности «точный»

 

Интервал размеров, мм	Предельные отклонения, мм
линейных размеров	радиусов закруглений и фасок
Св. 6 до 10	–0,15	+0,15	±0,1	–0,2	+0,2	±0,1
Св. 10 до 18	–0,18	+0,18
Св. 18 до 30	–0,21	+0,21

 

Стандартомрекомендуется следующая форма указания общих допусков на чертежах. Ссылка на общие допуски линейных и угловых размеров должна содержать номер настоящего стандарта и буквенное обозначение класса точности, например, для класса точности «средний»:

1 Общие допуски по ГОСТ 30893.1 – m.

2 ГОСТ 30893.1 – m.

Кроме симметричных предельных отклонений (таблица 2.4) стандарт допускает применение односторонних предельных отклонений размеров отверстий и валов по квалитетам и классам точности (таблица 2.5), например, для класса точности «средний»:

1 Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H14, h14, .

2 Общие допуски по ГОСТ 30893.1:H14, h14, .

3 Общие допуски по ГОСТ 30893.1: , , .

Применение общих допусков даёт ряд преимуществ, в том числе:

− конструктор экономит время за счёт исключения детальных расчётов допусков;

− при односторонних предельных отклонениях размеров экономится материал;

− чертежи легче читаются;

− упрощается контроль размеров.

 

Контрольные вопросы и задания

1 Назовите элементы деталей.

2 Что такое номинальный размер и предельные отклонения?

3 Раскройте понятия основного отклонения и допуска размера.

4 От чего зависит допуск размера?

5 Что такое поле допуска и чем оно характеризуется?

6 Назовите виды основных отклонений валов и отверстий.

7 Что такое основное отверстие и основной вал?

8 Что такое посадка в соединениях деталей?

9 Назовите типы посадок и дайте их краткую характеристику.

10 Назовите характеристики типовых посадок.

11 Что такое система отверстия и система вала?

12 Поясните, как указываются поля допусков и посадки на чертежах?