Расчет посадок с натягом

Качество  шпоночных соединении зависит oт наличия перекосов и смещений в расположении шпоночных пазов валов и втулок относительно плоскости сечения. Однако допуски на эти погрешности стандартами не нормируются. Выбор их значений определяется конкретными условиями сборки. Обычно при симметричном расположении поля допуск на перекос шпоночного паза по его длине у вала и втулки принимается равным 0,5 Т_ъ, а допуск на смещение — 2Т_ъ, где Т_ь — допуск па ширину паза вала или втулки.

Стандартами не нормируется и шероховатость поверхностей элементов шпоночных соединений. Ее значения определяются принятыми методами окончательной обработки шпонки и валов. Обычно шероховатость боковых (посадочных) поверхностей пазов и шпонки принимают равной R_z20 мкм, а для валов и поверхностей шпонки по высоте h — R_z 40 мкм.

3.2 Порядок выбора и расчета посадок шпоночного соединения

Для решения  задачи должны быть известны диаметр  вала, па котором устраивается шпонка, тип шпонки (призматическая или сегментная), вид шпоночного соединения (свободное, нормальное или плотное). При наличии указанных исходных данных выбор посадок и последующие расчеты необходимо выполнять в следующем порядке:

1. Выбрать основные конструктивные размеры элементов шпоночного соединения с призматической или сегментной шпонкой.
2. В соответствии с видом шпоночного соединения выбрать посадки шпонки в паз вала и в паз втулки.
3. Найти численные значения предельных отклонений ширины шпонки и пазов, допуски и предельные отклонения несопрягаемых размеров.
4. Определить предельные размеры, а также зазоры натяги, получаемые в соединениях шпонки с пазами по размеру Ь; построить схему взаимного расположения полей допусков.
5. Вычертить эскизы шпоночного соединения и его деталей с указанием посадок, полей допусков, предельных отклонений размеров и шероховатости поверхностей.

Дано

диаметр вала  d = 32 мм;

тип шпонки -сегментная;

вид шпоночного соединения - плотное.

Тогда по таблице  приложения 9 находим основные размеры шпонки и пазов:

сечение  шпонки  b×h= 10×8 мм;

длина шпонки l = 110 мм;

глубина паза вала t₁ = 5,0 мм;

глубина паза втулки t₂=3,3 мм.

Устанавливаем посадки шпонки в паз вала и в паз втулки.

 Ширина  шпонки и пазов при нормальном соединении имеет следующие поля допусков: шпонки — b=10h9, паза вала — b=10Н9 и паза втулки - b=10D10. Тогда посадки шпонки в паз вала и в паз втулки в общем виде можем записать так:

В паз вала 10 и паз втулки 10

Численные значения предельных отклонений ширины шпонки и пазов находим из таблицы стандарта (приложение 15 )

для шпонки  10h9

для паза вала — 10H9

для паза втулки -10D10

Допуски и  предельные отклонения несопрягаемых  размеров элементов шпоночного соединения находим из таблиц 1 и 12:

высота шпонки h= 8h11 (_—0,09)

длина шпонки l = 110h14 (_—0,87)

длина паза вала l = 110H15 (^+1,4)

глубина паза вала t₁=5,0^+0,2

 глубина паза втулки t₂=3,3  ^+0,1

Производим  расчет предельных значений всех основных размеров и получаемых в соединении шпонки с пазами зазоров или натягов. результаты расчетов сводим в табл. 3,1.

а) Шпонки

для ширины шпонки

b_max = b_H+es=10+0 =10(мм)

b_min = b_H+ei = 10+(-0,043) =9,057 (мм)

T_b = b_max-b_mln=es-ei

T_b = 10—9,057=0.043 (мм)

Для высоты шпонки

h_max = h_H+es=8+0=8 (мм)

h_min = h_H+ei = 8+(—0,09) =7,91 (мм)

T_h= h_max-h_mln=es-ei

T_h= 8—7,91=0.09(мм)

Для длинны шпонки

lmax = l_H+es=110+0=110 (мм);

l_min = l_H+ei =110+(—0,87) =109,13 (мм);

T_l= l_max-l_mln=es-ei

T_l = 110—109,13=0,87(мм)

б) Паза вала

для ширины паза вала

B_mах=B_H+ES=10+0,043=10,043 (мм);

B_min=B_H+EI = 10+0 =10 (мм);

T_B = B_max-B_mln=ES-EI_;

T_B=10,043—10 = 0,043(мм)

Для глубины  паза вала

t _1max = t _1H+ES=5,0+0,2=5,2 (мм);

t _1min = t _1H+EI = 5,0+0=5,0 (мм);

T t ₁ = t _1max- t _1mln=ES-EI

T_H =5,2—5,0 = 0,2(мм)

Для длины паза вала

L_max = L_H+ES=110+1,4=111,4 (мм);

L_min = L_H+EI=110+0=110 (мм);

T_L = L_max-L_mln=ES-EI

T_L = 111,4—110=1,4(мм)

в) Паза втулки

для ширины паза втулки

B_mах=B_H+ES=10+0,120=10,120 (мм);

B_min=B_H+EI = 10+0,05 =10,05 (мм);

T_B = B_max-B_mln=ES-EI_;

T_B=10,12—10,05=0,07 (мм)

Для глубины  паза втулки

t _2max = t _2H+ES=3,3+0,1=3,4 (мм);

t _2min = t _2H+EI = 3,3+0=3,3 (мм);

T t ₂ = t _2max- t _2mln=ES-EI

T_H = 3,4-3,3=0,1(мм)

Определяем  зазоры

а) Шпонки-паз вала

S_max = ES—ei=0,043—(-0,043) =0,086 (мм)

S_min =EI— es=0— 0=0(мм)

Определяем  допуск посадки;

T_s=S_max-S_min=T_D+T_d

Ts = 0,086-0= 0,086 (мм).

б) Шпонки- паза втулки

S_max = ES—ei=0,12—(—0,043)=0,163(мм)

S_min =EI— es=0,05— 0 =0,05(мм)

Определяем  допуск посадки;

T_s=S_max-S_min=T_D+T_d

Ts = 0,163-0,05 = 0,113  (мм).

Строим схему  взаимного расположения полей допусков.

Вычерчиваем эскизные изображения шпоночного соединения и его деталей.

. 

Таблица 3.1 Размерные характеристики шпоночного соединения

Наименование элементов  и  соединений шпоночного соединения	Номинальный размер, мм	Условное Обозначение поля допуска (посадки)	Предельные отклонения, мм		Предельные размеры, мм		Допуски размера (посадки),мм	Зазор (натяг),мм
			Верхнее	нижнее	Мах	min		мах	min
Шпонка:ширина	10	h9	0	-0,043	10	9,057	0.043
Высота	8	h11	0	-0,09	8	7,91	0.09
Длинна	110	h14	0	-0,87	110	109,13	0.87
Паз вала: ширина	10	H9	0,043	0	10,043	10	0.043
Глубина	5		+0,1	0	5,2	5	0.2
Длинна	110	H15	+1,4	0	111,4	110	1.4
Паз втулки: ширина	10	D10	+0,12	+0,05	10,12	10,05	0.07
Глубина	3,3		+0,1	0	3,4	3,3	0.1
Соединения:
Шпонка-паз вала	10						0.086	0.086	0
Шпонка-паз втулки	10						0.113	0.163	0.05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор посадок шлицевого соединения

 

4.1. Общие сведения

Шлицевые соединения применяются для тех же целей, что и шпоночные, но в отличие от последних обладают рядом преимуществ. Соединения этого вида способны воспринимать значительно большие нагрузки и обеспечивают более высокую степень центрирования втулок на валах.

Среди известных  типов шлицевых соединений наибольшее распространение, особенно в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении, получили соединения с прямобочным профилем зубьев.

Номинальные размеры и число зубьев шлицевых соединении прямобочного профиля регламентированы стандартом ГОСТ 1139—80. В зависимости от величины передаваемых нагрузок указанные стандарты устанавливают три серии прямобочных шлицевых соединений: легкую, среднюю и тяжелую (приложение 16 ).Соединения легкой серии имеют небольшие значения высоты и числа зубьев. К ним относятся неподвижные легконагруженные соединения. Соединения средней серии обладают большими по сравнению с соединениями легкой серии значениями высоты и числа зубьев и применяются для передачи средних нагрузок. Соединения тяжелой серии имеют наибольшие высоту и число зубьев и предназначены для тяжелых условий работы.

Для прямобочных шлицевых соединений, в зависимости от предъявляемых  к ним эксплуатационных и технических требовании, применяют три способа центрирования втулок на валах: но наружному диаметру D, по внутреннему диаметру d и по боковым поверхностям зубьев b.

Система допусков и посадок регламентирована стандартами и ГОСТ 1139—80 и распространяется на ответственные подвижные и неподвижные соединения прямобочного профиля.

Согласно  ГОСТ 1139—80 посадки образуются путем сочетания из числа предусмотренных полей допусков втулок и валов и назначаются в зависимости от принятого способа центрирования на центрирующий диаметр и боковые поверхности зубьев. При центрировании по D посадки назначаются па размеры D и b. при центрировании по d — на d и b. Если детали шлицевого соединения центрируются по боковым поверхностям зубьев, посадка назначается только на размер b.

Поля допусков втулок и валов для образования посадок центрирующих поверхностей при различных способах центрирования шлицевых соединений прямобочного профиля приведены в приложении 18 .

Стандарт  ГОСТ 1139-80 предусматривает и допуски  нецеинтрирующих диаметров вала и втулки Допуски нецентрирующих диаметров приведены в    приложении 17 .

Шероховатость поверхностей элементов шлицевых соединений стандартами не регламентируется и может выбираться м зависимости от назначения соединения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований с учетом применяемых методов обработки деталей. Обычно при всех способах центрирования шероховатость центрирующих поверхностей вала рекомендуется выдерживать в пределах R_а 1,25...0,32 мкм, а втулки – R_а 2,5.. 1,25 мкм. Шероховатость нецентрирующих поверхностей вала и втулки R_z 20... 10 мкм.

В принятых обозначениях прямобочных шлицевых соединении, их валов и втулок должны указываться: буква, обозначающая поверхность центрирования, число зубьев, номинальные значении внутреннего d, наружного D диаметров и ширины b в соединении, поля допусков или посадки на диаметры и размер b, помещаемые после соответствующих размеров. Стандартом разрешается не указывать в обозначении допуски нецентрирующих диаметров.

4.2. Порядок расчета посадок шлицевого соединения

Выбор посадок  для проектируемых шлицевых соединений представляет собой сложную технико-экономическую задачу, так как требует от исполнителей применения расчетов с учётом всех данных, всесторонне характеризующих работу соединений в условиях эксплуатации. Поэтому в учебных целях при курсовом проектировании студенту задается шлицевое соединение в готовом виде с необходимыми посадками и решение задачи сводится к следующему:

1- По заданному  условному обозначению дать расшифровку прямобочного шлицевого соединения и определить номинальные размеры его элементов.

2. По таблицам стандартов найти предельные отклонения полей допусков центрирующего и нецентрирующего диаметров, а также размера b.
3. Вычислить предельные размеры всех элементов, их допуски и предельные значения зазоров или натягов, получаемых в соединениях по центрирующему диаметру и боковым поверхностям зубьев.
4. Построить схемы взаимного расположения полой допусков центрирующего диаметра и боковых поверхностей втулки и вала.
5. Вычертить эскизные изображения шлицевого соединения и его деталей с указанием посадок, полей допусков, предельных отклонений и шероховатости сопрягаемых и несопрягаемых поверхностей.

Дано:

 Шлицевое соединение D-8x52x60 x10

Произведем  расшифровку его условной записи. Заданное шлицевое соединение центрируется по наружному диаметру D, имеет число шлицов z —8, номинальное значение внутреннего диаметра d = 52 мм с посадкой , наружного D =60 с посадкой ,толщину зуба вала (ширину впадины втулки) b = 10 мм с посадкой