1. Гладкие сопряжения и калибры

1.1 Расчет допусков и посадок гладких цилиндрических сопряжений.

1.1.1 Задание.

Определить систему и тип посадки, предельные размеры валов и отверстий для заданных посадок, параметры посадок (максимальный и минимальный зазоры, натяги в соединениях), рассчитать допуски валов, отверстий, посадок и проверить правильность расчётов, выполнить схемы предложенных посадок и проставить размеры на эскизах.

Для одной из заданных посадок выполнить расчёт калибров: составить схему расположения полей допусков предельных калибров, рассчитать исполнительные размеры калибров, разработать эскизы рассчитанных калибров с простановкой исполнительных размеров, маркировки и шероховатости рабочих поверхностей.

Таблица 1.1. Исходные данные к разделу.

№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка
1	Ø26Н6/g5 Ø48S6/h6 Ø62F7/m6 Ø42H7/h8	13	Ø30H7/f6 Ø44Y7/u6 Ø77E8/h7 Ø90H9/h8	25	Ø54H8/u8 Ø36G7/m7 Ø28D6/h5 Ø42H7/h6	37	Ø45H8/k7 Ø36E8/h8 Ø80S7/n6 Ø64H6/h6	49	Ø24R7/h7 Ø92H6/g5 Ø64E8/k7 Ø38H6/h6
2	Ø42H8/x7 Ø64H6/h5 Ø222D8/h8 Ø58N8/js7	14	Ø28H9/u8 Ø85D8/e7 Ø98E8/h8 Ø42H9/h9	26	Ø45A9/f8 Ø24N9/h8 Ø65E10/js8 Ø32H9/h8	38	Ø65H8/u8 Ø48G7/m7 Ø226/h5 Ø54H7/h6	50	Ø38H5/g5 Ø86E7/p6 Ø40C8/h7 Ø54H5/h5
3	Ø32H8/k7 Ø28E8/h8 Ø44S7/n6 Ø62H6/h6	15	Ø56H6/k5 Ø70S6/h6 Ø86F7/k7 Ø55H5/h6	27	Ø24F9/f8 Ø45JS9/h8 Ø88H8/k7 Ø74H8/h7	39	Ø56H8/k7 Ø32E8/h8 Ø68S7/n6 Ø96H6/h6	51	Ø42H7/f6 Ø64Y7/u6 Ø39E8/h7 Ø84H9/h8
4	Ø36H8/u8 Ø54G7/m7 Ø28D6/h5 Ø42H7/h6	16	Ø25H6/f6 Ø60R8/h7 Ø53D6/k6 Ø38H7/h6	28	Ø24H5/f5 Ø42G7/u6 Ø78C8/h7 Ø65H8/h7	40	Ø68H8/u8 Ø44G7/m7 Ø28D6/h5 Ø52H7/h6	52	Ø46A9/f8 Ø57N9/h8 Ø68E10/js8 Ø96H9/h8
5	Ø18H9/c9 Ø36D7/js7 Ø52F7/h5 Ø22H8/h7	17	Ø30A9/f8 Ø67N9/h8 Ø73E10/js8 Ø36H9/h8	29	Ø36H8/k7 Ø28E8/h8 Ø88S7/n6 Ø56H6/h6	41	Ø48H6/t5 Ø24G5/h5 Ø94R7/f6 Ø65H7/h6	53	Ø24F9/f8 Ø86JS9/h8 Ø34H8/k7 Ø65H8/h7
6	Ø16H8/e7 Ø36R7/h6 Ø42F8/k7 Ø56H9/h8	18	Ø27F9/f8 Ø35JS9/h8 Ø48H8/k7 Ø100H8/h7	30	Ø45H8/u8 Ø36G7/m7 Ø74D6/h5 Ø92H7/h6	42	Ø94H7/e7 Ø18P7/e7 Ø45E8/h7 Ø54H10/h9	54	Ø54H5/f5 Ø40G7/u6 Ø74C8/h7 Ø68H8/h7
7	Ø34H6/t5 Ø22G5/h5 Ø36R7/f6 Ø44H7/h6	19	Ø34H5/f5 Ø45G7/u6 Ø95C8/h7 Ø110H8/h7	31	Ø24H9/c9 Ø56D7/js7 Ø42F7/h5 Ø85H8/h7	43	Ø34H8/k7 Ø65E8/h8 Ø40S7/n6 Ø76H6/h6	55	Ø34H6/t5 Ø22G5/h5 Ø56R7/f6 Ø74H7/h6
8	Ø19H7/e7 Ø34P7/e7 Ø26E8/h7 Ø35H10/h9	20	Ø20H6/e7 Ø32h7/u6 Ø90G7/n6 Ø63H10/h9	32	Ø46H8/e7 Ø74R7/h6 Ø42F8/k7 Ø36H9/h8	44	Ø58F9/f8 Ø42JS9/h8 Ø98H8/k7 Ø66H8/h7	56	Ø12H7/e7 Ø48P7/e7 Ø26E8/h7 Ø95H10/h9
9	Ø16H7/f7 Ø24F6/p6 Ø46D7/h6 Ø16H8/h8	21	Ø95R7/h7 Ø19H6/g5 Ø43E8/k7 Ø30H6/h6	33	Ø58H6/f6 Ø44R8/h7 Ø38D6/k6 Ø52H7/h6	45	Ø54H5/f5 Ø28G7/u6 Ø76C8/h7 Ø68H8/h7	57	Ø56H7/f7 Ø18F6/p6 Ø42D7/h6 Ø48H8/h8

Продолжение таблицы1.1.

№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка	№	Посадка
10	Ø24H5/u5 Ø82E6/h6 Ø94M7/js6 Ø48H7/h6	22	Ø17H5/g5 Ø23E7/p6 Ø32C8/h7 Ø60H5/h5	34	Ø40A9/f8 Ø76N9/h8 Ø45E10/js8 Ø24H9/h8	46	Ø44H6/e7 Ø62h7/u6 Ø92G7/n6 Ø18H10/h9	58	Ø35H5/u5 Ø18E6/h6 Ø94M7/js6 Ø54H7/h6
11	Ø42H7/f6 Ø68F8/k7 Ø85C8/h7 Ø32H7/h6	23	Ø34H9/u8 Ø46G7/m7 Ø62E6/h5 Ø48H7/h6	35	Ø48F9/f8 Ø24JS9/h8 Ø76H8/k7 Ø92H8/h7	47	Ø45R7/h7 Ø98H6/g5 Ø24E8/k7 Ø38H6/h6	59	Ø92R7/h7 Ø44H6/g5 Ø18E8/k7 Ø74H6/h6
12	Ø44H8/k7 Ø36N8/h7 Ø52E7/n6 Ø64H7/h6	24	Ø28H7/e7 Ø35P7/e7 Ø58F8/h7 Ø87H10/h9	36	Ø86H5/f5 Ø36G7/u6 Ø72C8/h7 Ø92H8/h7	48	Ø65H5/u5 Ø26E6/h6 Ø94M7/js6 Ø36H7/h6	60	Ø42H5/g5 Ø84E7/p6 Ø30C8/h7 Ø58H5/h5

1.1.2 Методические указания.

Посадки образуются путем сочетания допусков отверстия и вала. Обозначается посадка в виде дроби, при этом числителем является обозначение допуск отверстия, а знаменателем – допуск вала. Например:

Ø Ø .

Рассмотрим условную запись гладкого цилиндрического соединения Ø

Ø 65 – номинальный размер отверстия и вала, мм;

Н – основное отклонение отверстия;

8 – квалитет отверстия;

п – основное отклонение вала;

6 – квалитет вала.

Условные схемы полей допусков отверстия, вала и посадки соединения приведены на рисунке 1.1.

Посадки могут быть осуществлены как в системе отверстия Н (ЕI = 0), так и в системе вала h (es = 0).

При выборе посадок необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации, возможность монтажа. На практике чаще сочетаются поля допусков одного квалитета, однако в связи с большой трудоёмкостью обеспечения точности изготовления отверстия допуск на него может быть назначен на квалитет грубее допуска вала.

Применяются следующие типы посадок: с зазором, с натягам, переходная.

Соединения с натягом широко применяются в машиностроении, когда требуется передача значительных осевых усилий, крутящих моментов или нагрузок от их совместного действия. Сопротивление взаимному смещению деталей в этих соединениях создаётся и поддерживается за счёт сил трения в сопряжении. В таких соединениях диаметр вала до сборки всегда больше диаметра отверстия.

Посадки с зазором предназначены для получения подвижных и неподвижных соединений. В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для выполнения беспрепятственной сборки сменных деталей, относительная неподвижность которых обеспечивается шпонками, болтами, штифтами и т. п. Подвижные посадки характеризуются наличием гарантированного зазора, позволяющего свободно перемещаться сопрягаемым деталям относительно друг друга, компенсировать температурные деформации и отклонения формы поверхностей.

Рис. 1.1. Схемы полей допусков: а – отверстия; б – вала; в – посадки.

ES, es – верхние отклонения отверстия и вала соответственно, мкм;

El, ei – нижние отклонения отверстия и вала соответственно, мкм;

D,d – номинальный диаметр отверстия и вала, мм;

D_max, d_max, – максимальные предельные размеры отверстия и вала, мм;

D_min, d_min – минимальные предельные размеры отверстия и вала, мм;

ТD, td – допуск размера отверстия и вала соответственно, мкм;

TS – допуск посадки с зазором, мкм;

S_max – максимальный зазор в соединении, мм;

S_min – минимальный зазор в соединении, мм.

Переходные посадки используются взамен посадок с натягом, когда необходимо проводить разборку и сборку сопряжения при его эксплуатации. Если требуется обеспечить неподвижное соединение вала и отверстия с помощью переходной посадки, то обычно требуется дополнительное крепление сопрягаемых деталей, поскольку предельные натяги невелики.

Расчётные формулы размеров и посадок:

D_max= D+ES D_min = D+EI

d_max= d+es d_min= d+ ei

TD = D_max – D_min Td = d_max – d_min

• с зазором:

S_max = D_max – d_min = ES – ei

S_min = D_min – d_max = EI – es

TS = S_max – S_min = TD + Td

• с натягом:

N_max = d_max – D_min = es – EI

N_min = d_min – D_max = ei – ES

TN = N_max – N_min = Td + TD

• переходная:

S_max = D_max – d_min = ES – ei

N_max = d_max – D_min = es – EI

TS(N) = S_max + N_max = TD + Td

1.1.3 Пример выполнения задания.

Задана посадка Ø35P7/h6.

Используется система вала, т. к. основное отклонение вала h (es =0). Посадка с натягом, так как основное отклонение отверстия – Р.

Для отверстия Ø35P7:

• верхнее отклонение ЕS = –17 мкм, допуск ТD = IТ7 = 25мкм [3].

• нижнее отклонение EI = ES – TD = –17 – 25 = – 42 мкм. [3].

Для вала Ø35h6:

– верхнее отклонение es = 0мкм; допуск Td = IT6 = 16 мкм [3].

– нижнее отклонение ei = es – Td = 0 – 16 = – 16 мкм.

Предельные размеры отверстия и вала:

D_max= D+ES = 35 – 0,017 = 34,983 мм

D_min = D+EI = 35 – 0,042 = 34,958 мм

d_max= d+es = 35 + 0 = 35 мм

d_min= d+ei = 35 – 0,016 = 34,984 мм

Параметры посадки с натягом:

N_max = d_max – D_min = 35 – 34,958 = 0,042 мм

N_min = d_min – D_max = 34,984 – 34,983 = 0,001 мм

TN = N_max – N_min = 0,042 – 0,001 = 0,041 мм

Проверка: TN =Td+TD 0,041= 0,025 + 0,016 мм

Результаты расчётов необходимо свести в таблицы и по данным расчётов построить схемы полей допусков рассчитанных посадок.

Таблица 1.2. Типы и параметры посадок.

Обознач. посадок	Предельные размеры, мм				Параметры посадок, мм				Тип посадки	Допуск посадки, мм
	отверстия		вала		зазор		натяг
	Dmax	Dmin	dmax	dmin	Smax	Smin	Nmax	Nmin
Ø35P7/h6	34,983	34,958	35,0	34,984	–	–	0,042	0,001	С натяг.	0,041

Рис.1.2. Схема посадки с натягом Ø35P7/h6.

Рис.1.3. Эскизы соединяемых деталей

Предпочтительным обозначением полей допусков на чертежах являются:

Ø и Ø

Рис.1.4. Обозначение посадок на чертежах.