Посадки в системі отвору та вала

Механізми всіх машин і приладів складаються із взаємно з’єднаних деталей та вузлів. Характер з’єднань повинен забезпечувати точність положення чи переміщень деталей і вузлів, надійність експлуатації, простоту ремонту машин і приладів, тому до характеру з’єднань ставляться різні вимоги. Як відомо, з’єднання деталей можуть забезпечувати відповідне їх відносно вільне переміщення або нерухомість. Все залежить від того, розмір якої з поверхонь отвору чи вала є більшим. Якщо розмір поверхні отвору більший від розміру поверхні вала, між ними буде відповідний проміжок, який забезпечує можливість їх взаємного переміщення. У разі ж більшого розміру поверхні вала від поверхні отвору з’єднати між собою такі деталі можна, тільки приклавши певне зусилля, наприклад шляхом запресування чи використання температурного розширення матеріалів деталей (відповідно нагріваючи деталь з отвором чи охолоджуючи вал). Таке з’єднання буде нерухомим. Величина проміжку чи натягу між робочими поверхнями визначає ступінь свободи відносного переміщення деталей чи ступінь опору цьому переміщенню.

Згідно з ДСТУ 2500-94 рухомі з’єднання відносять до посадок з зазором, а нерухомі – до посадок з натягом. Але в залежності від розташування полів допуску отвору і вала розрізняють три групи посадок:

1) посадка з зазором у серійному і масовому виробництві буде забезпечена при умові, що найменший граничний розмір отвору буде не меншим від найбільшого граничного розміру вала. Тому поле допуску отвору повинно бути розташовано над полем допуску вала (рис. 2.3).

+ мкм

0 0

- мкм

Рис. 2.3. Схема розташування полів допуску при посадках з зазором

Зі схеми видно, що величина зазору у з’єднанні залежить від випадкових значень розмірів з’єднуваних поверхонь у межах допускних значень їх розмірів. Якщо розмір отвору буде найбільшим, а вала – найменшим, то матимемо найбільший зазор

S_max = D_max – d_min = ES – ei;

Якщо розмір отвору буде найменшим, а вала – найбільшим, то матимемо найменший зазор

S_min = D_min – d_max = EI – es;

Але на практиці такі значення зазорів мають дуже низьку ймовірність виникнення. Найбільшу ймовірність виникнення має середній зазор

S_m = 0,5(S_max + S_min);

Крім того визначаємо допуск посадки

ТП = TD + Td;

2) посадка з натягом у серійному і масовому виробництві буде забезпечена при умові, що найбільший граничний розмір отвору буде не більшим від найменшого граничного розміру вала. Тому поле допуску вала повинно бути розташовано над полем допуску отвору (рис. 2.4).

Зі схеми видно, що величина натягу у з’єднанні також залежить від випадкових значень розмірів з’єднуваних поверхонь у межах допускних значень їх розмірів. Якщо розмір вала буде найбільшим, а отвору – найменшим, то матимемо найбільший натяг

N_max = d_max – D_min = es – EI;

Якщо розмір вала буде найменшим, а отвору – найбільшим, то матимемо найменший натяг

N_min = d_min – D_max = ei – ES;

Але найбільшу ймовірність виникнення і тут має середній натяг

N_m = 0,5(N_max + N_min);

+ мкм

0 0

- мкм

Рис 2.4. Схема розташування полів допуску при посадках з натягом

3) перехідна посадка, це посадка, при якій розташування полів допуску отвору і вала не відповідає попереднім схемам, тобто вони перекриваються. Як свідчить рис 2.5, це з’єднання в залежності від розмірів робочих поверхонь з’єднувальних деталей може бути рухомим чи нерухомим.

+ мкм

0 0

- мкм

Рис. 2.5. Схема розташування полів допуску при перехідних посадках

Якщо розмір вала буде найбільшим, а отвору – найменшим, то матимемо найбільший натяг

N_max = d_max – D_min = es – EI;

Якщо розмір вала буде найменшим, а отвору – найбільшим, то матимемо найбільший зазор

S_max = D_max – d_min = ES – ei;

Що стосується визначення середнього значення зазору чи натягу, то тут маємо три випадки:

а) якщо S_max > N_max S_m = 0,5(S_max - N_max) ;

б) якщо S_max < N_max N_m = 0,5(N_max - S_max) ;

в) якщо S_max = N_max N_m = S_m = 0.

З метою уніфікації з'єднань у стандартах рекомендовані до використання так звані система отвору та система вала. Систе­мою отворуназивають такий набір з'єднань, де за основне при­ймають поле допуску отвору, а поле допуску вала добирають зале­жно від заданого характеру з'єднання (рис. 2.6, а). Для такої системи за нижнє відхилення розміру отвору здебільшого при­ймають нуль.

Системою валаназивають такий набір з'єднань, де за основне приймають поле допуску вала, а поле допуску отвору добирають залежно від заданого характеру з'єднання (рис. 2.6, б). Для та­кої системи за верхнє відхилення розміру вала здебільшого приймають нуль. Основне відхилення вала добирають залежно від за­даного характеру з'єднання. Наприклад, у парі з полем допуску отвору ТD₁ поле допуску вала Тd₀ забезпечує отримання рухомого з'єднання з найбільшим зазором, а поле допуску Тd_ь — з'єд­нання з найбільшим натягом.

Рис. 2.6. Схема розміщення полів допуску в системах:

а) отвору; б) вала.

Система отвору характерна тим, що для багатьох з'єднань з однаковим номінальним розміром отвори мають однакові гранич­ні розміри, а вали переважно — різні відхилення для кожного зі з'єднань. Це дає змогу значно зменшити трудомісткість і вартість оброблення різанням заготованок, оскільки меншою є потрібна кількість мірних різальних інструментів (свердел, розверток, зенкерів тощо), якими обробляють внутрішні поверхні, а значна кількість розмірів зовнішніх поверхонь відповідно до кількості з'єднань за їх характером не зумовлює відповідної кількості різа­льних інструментів, оскільки зовнішні поверхні різних розмірів переважно обробляють обмеженою кількістю універсальних чи уніфікованих різальних інструментів (різців, фрез, шліфувальних кругів тощо). Окрім цього оброблення зовнішньої поверхні здебі­льшого має меншу трудомісткість, ці поверхні доступніші. Тому система отвору, як економічніша, стала більш поширеною.

В системі вала граничні розміри отворів для отримання трьох видів посадок повинні бути різними і для обробки отворів необхідно мати три комплекти спеціального інструменту. Тому посадки в системі вала призначають тільки в економічно обґрунтованих випадках: для з’єднання з одним валом декількох отворів при однакових номінальних діаметрах, але з різними посадками; для з’єднання підшипників кочення з корпусами; для з’єднання отворів з валами, виготовленими з холодно тягнутих каліброваних прутків; для установки отворів на осі діаметром менше 1 мм та ін.