Основные понятия о посадках (сопряжениях)
План лекции
Понятия зазора и натяга.
Виды посадок.
Образование посадок в системе отверстия и в системе вала.
Ранее были введены понятия вала и отверстия как соответственно наружного охватываемого и внутреннего охватывающего элементов. При сопряжении этих элементов, принадлежащих двум разным деталям, получают ту или иную посадку.
Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый значениями получающихся в этом соединении зазоров и натягов.
Зазор – разность между размерами отверстия и вала до сборки:
S = D – d.
Зазор характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей. Чем больше зазор – тем большая свобода относительного перемещения элементов сопряжения. Можно вспомнить еще термин люфт (нем. – Luft), обозначающий зазор между сопряженными поверхностями деталей узла.
Если размер вала больше размера отверстия, в соединении получается положительный натяг. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки:
N = d – D.
И зазор и натяг можно, вообще говоря, рассматривать как величины алгебраические, считая, что S = - N.
Понятие «посадка» относится к совокупности пар сопрягаемых элементов, размер каждого из которых является случайной величиной. Поле рассеивания данной случайной величины ограничено заданными предельными отклонениями. Поэтому получающиеся при сборке зазоры (натяги) – также случайные величины.
Характер сопряжения (то есть посадки) удобно представлять на схеме полей допусков отверстия и вала [1]. В геометрической интерпретации полем допуска является часть плоскости, ограниченная сверху и снизу линиями предельных размеров (отклонений). Отклонения ES и EI (es и ei) на схемах полей допусков (рис. 2.1) откладывают от линии номинального размера – нулевой линии - в мкм.
Рис. 2.1
Конкретное содержание приведенной схемы полей допусков может быть лучше понято из рис. 2.2, где показан этот же характер соединения.
Рис. 2.2
В зависимости от взаиморасположения полей допусков сопрягаемых элементов посадки бывают трех видов:
- с гарантированным зазором, P(S > 0) = 1;
- с гарантированным натягом, P(S < 0) = 1 или P(N > 0) = 1;
- переходные, то есть 0 < P(s) < 1.
Разумеется, P(S > 0) + P(N > 0) = 1.
Мера точности соединения – допуск посадки. Подобно тому как допуск размера есть разность его максимального и минимального предельных значений, допуск посадки находится как разность наибольшего и наименьшего зазоров:
TS = S max – S min = D max – d min – (D min – d max) = TD + Td.
Полученное соотношение иллюстрирует простую мысль: высокая точность соединения может быть обеспечена только при соответствующей высокой точности размеров сопрягаемых элементов.
Посадки назначаются, как правило, либо в системе отверстия либо в системе вала.
Слово «система» означает порядок, закономерность. Закономерность, прежде всего, выражается в том, что поле допуска одной из деталей сопряжения имеет вполне определенное постоянное расположение относительно линии номинального размера. Такая деталь именуется основной [2]. Постоянная определенность расположения поля допуска основной детали – в том, что оно соприкасается с нулевой линией и опрокинуто «в материал детали» (так называемый принцип «экономии металла»).
Посадки в системе отверстия получаются сочетанием различных полей допусков наружных охватываемых элементов соединений (валов) с полем допуска основного отверстия (рис. 2.3):
Рис. 2.3
Здесь верхнее отклонение отверстия для всех сопряжений постоянно и равно допуску размера отверстия (ES = TD = const), а нижнее отклонение отверстия равно нулю (EI = 0). Предельные же отклонения сопрягаемого с этим отверстием вала выбираются соответственно характеру назначаемого сопряжения.
Посадки в системе вала получаются сочетанием различных полей допусков внутренних охватывающих элементов (отверстий) с полем допуска основного вала (рис. 2.4):
Рис. 2.4
Здесь es = 0, ei = - Td; в зависимости же от требуемого характера соединения выбирают предельные отклонения отверстия (ES, EI).
Предпочтительнее применение системы отверстия: изготовление внутреннего элемента (отверстия) зачастую сложнее и дороже; для обработки отверстий обычно используется мерный режущий инструмент (например, развертки, протяжки), номенклатуру которого следует снижать.
В отдельных случаях [3] выгоднее система вала:
- применения стандартизованных комплектующих, наружные элементы которых надо различным образом (то есть с образованием разных посадок) сопрягать с отверстиями других деталей;
- использования одного и того же вала для получения нескольких различных сопряжений с охватывающими внутренними элементами других деталей;
- использования для изготовления деталей стандартных калиброванных прутков без их механической обработки.
Литература
1. Белкин В.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости). – М.: Машиностроение, 1992.- 528 с.
2. Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Издательство стандартов, 1987. - 352 с.
3. Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2008. – 207 с.
