|
Необходимые эксплуатационные свойства механизмов обеспечивают выбором соответствующих посадок при соединении деталей друг с другом. Выбор посадок является не только технической, но и экономической задачей, правильное решение которой во многом способствует не только обеспечению качества изделий, но и эффективности производства.
Обычно конструкторы в своей практике пользуются сравнительно небольшим количеством разного вида посадок (не более 10), несмотря на то, что рекомендованных к применению посадок в системах допусков значительно больше. Основаниями для определения необходимых параметров посадки могут быть результаты аналитических расчетов, экспериментальных исследований, а также накопленный производственный опыт. Какому из перечисленных способов стоит отдать предпочтение вопрос неоднозначный, так как затрагивает очень многие проблемы. Но чаще всего выбирают посадку, ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны и их применение оправдало себя на практике. Наиболее часто используется собственный опыт разработчика и организации, а в первоначальный период накопления знаний следует учитывать опыт других.
Для условий серийного производства ответственные соединения подвергают экспериментальным исследованиям, результаты которых используют при выборе той или иной посадки.
Существующие методики аналитических расчетов параметров посадок в основном являются весьма приближенными, так как не могут учитывать всех факторов, влияющих на свойства посадок при разных допущениях. Такие методики расчетов (в том числе и на ЭВМ) применяют для предварительного определения тех величин зазоров или натягов в посадках, которые могли бы обеспечить исполнение заданных функций в предполагаемых условиях эксплуатации изделий.
Следует признать, что в настоящее время основой для выбора посадок является производственный опыт и экспериментальные данные.
В системах автоматизированного проектирования (САПР) с помощью ЭВМ выбираются готовые конструкторские решения уже вместе с указанием тех полей допусков и посадок элементов деталей, которые оправдали себя на практике.
Правильный выбор допусков и посадок может служить одним из критериев квалификации разработчика продукции, и повышение этого уровня основано на постоянном анализе результатов принятых решений и изучением производственного опыта.
1. Выбор допусков (квалитетов). Известно, что чем выше требования к точности детали (чем меньше допуск), тем больше будут затраты на обработку детали и измерение ее параметров.
Изменяется стоимость изготовления деталей при разных допусках на примере вала диаметром 15 мм и длиной 100 мм и отверстия длиной 30 мм при объеме выпуска 1000 штук в месяц. При уменьшении допуска на изготовление в два раза (с 10 мкм до 5 мкм) затраты на изготовление увеличиваются в три раза. Поэтому вопрос выбора допуска является очень важным, затрагивающим как качество выполняемых деталями функций, так и стоимость обеспечения этого качества.
Чтобы правильно выбирать необходимую точность изготовления деталей, следует учитывать ряд факторов.
Необходимо учитывать способ изготовления элементов деталей и, исходя из производственного опыта, принимать во внимание следующее.
Валы 4 - 5 квалитетов и отверстия 5 - 6 квалитетов получают, в основном, круглым шлифованием, притиркой, доводкой и хонингованием. Зачастую получение допуска 4 - 5 квалитета достигается при изготовлении деталей с более грубыми допусками с последующим измерением и выделением деталей, размеры которых соответствуют допускам 4 - 5 квалитетов. Такой прием называют селективной сборкой.
Валы 6 - 7 квалитетов и отверстия 7 - 8 квалитетов изготавливают Тонким точением или растачиванием (алмазным), чистовым развертыванием, чистовым протягиванием, притиркой, хонингованием плоских Поверхностей, холодной штамповкой в вырубных штампах.
Валы 8 - 9 квалитетов и отверстия 9 квалитета можно получить тонким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развертыванием, тонким шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах (полых или оболочковых деталей).
Для получения валов и отверстий с полями допусков по 10 квалитету применяют такие же методы обработки, что и для получения деталей 9 квалитета, а также чистовое зенкерование.
Валы и отверстия с допусками по 11 квалитету обрабатывают чистовым строганием, чистовым фрезерованием, чистовым обтачиванием, сверлением по кондуктору, литьем по выплавляемым моделям, а также способами, пригодными для допусков 9 и 10 квалитетов.
При обработке деталей черновым строганием, чистовым долблением, черновым фрезерованием, сверлением без кондуктора, черновым зенкерованием, получистовым растачиванием можно получить детали с допусками по 12 и 13 квалитетам.
Применяя отрезку ножницами и пилами, автоматическую газовую резку, отрезку резцом и фрезой, черновое долбление, литье в песчаные формы можно делать детали с допусками по 14 - 17 квалитетам.
При выборе допусков на элементы деталей кроме учета способа обработки используют рекомендации по применению различных квалитетов, взятые из практики. Приведем некоторые из них.
Детали с допусками по 14 - 17 квалитетам обычно являются заготовками для дальнейшей обработки.
Валы и отверстия с допусками по 11, 12 и 13 квалитетам применяют, как правило, для грубых соединений. Примеры: крышки, фланцы, соединения штампованных деталей, в сельскохозяйственных машинах, соединение деталей из пластмасс и т.д.
Валы и отверстия 10 квалитета используют в случаях, когда условия эксплуатации допускают большие колебания зазора и натяга в соединении.
Валы и отверстия 8 - 9 квалитетов применяют для получения относительно больших натягов и зазоров. Примеры: для быстровращающихся валов при необходимости компенсации больших отклонений формы, для опор скольжения средней точности в условиях полужидкостного трения и т.д. Эти квалитеты часто используют в тракторостроении и приборостроении, в ответственных узлах сельскохозяйственных машин.
Валы и отверстия 6 и 7 квалитетов применяются наиболее широко во всех отраслях машиностроения для выполнения ответственных сопряжений. Примеры: при установке подшипников качения нормальной точности (обычно переходные посадки), зубчатых колес средней точности, для подшипников жидкостного трения, для подвижных соединений в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания и т.д.
Для сопряжений редко применяют 4 и 5 квалитеты (а более точные квалитеты и подавно). Их иногда используют для установки точных подшипников для шпинделей и приборов, для установки высокоточных зубчатых колес, поршневых колец в поршнях, для посадок в шатунной головке и т.д.
Приведенные рекомендации не имеют статуса обязательного применения. Это практические рекомендации, оправдавшие себя в большинстве случаев.
Обращаем ваше внимание на то, что для сопряжений используют только восемь квалитетов для отверстий (с 5 по 12) и девять квалитетов для валов (с 4 по 12) из двадцати предусмотренных в стандартах. Остальные квалитеты не используют для сопряжений.
Точные квалитеты используют для изготовления различных мер, применяемых при измерениях, а грубые квалитеты - для габаритных размеров и для неответственных деталей.
2. Выбор посадок. Под выбором посадки понимается определение основных отклонений вала и отверстия для получения требуемого характера сопряжения.
Посадки с зазорами предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. Посадок с зазором предусмотрено во всех системах посадок значительно больше, чем посадок с натягом и переходных, так как чаще требуется, чтобы одна деталь соединялась с другой без запрессовки. Иногда даже детали, предназначенные для последующего соединения сваркой или винтами, предварительно соединяют друг с другом по посадке с зазором. Зазор в подвижных соединениях служит для многих целей, например, для обеспечения свободного относительного перемещения, размещения смазки, компенсации температурных деформаций, компенсации отклонений формы сопрягаемых поверхностей и отклонений взаимного расположения элементов деталей, для облегчения процесса сборки и компенсации ошибок монтажа и т.д. Зазоры применяют в неподвижных соединениях для облегчения сборки, а неподвижность обеспечивают последующим креплением винтами, штифтами, шпонками и т.п. В табл. 5.7 указаны, в основном, посадки в системе отверстия. Именно эти посадки и должны использоваться в первую очередь, посадки в системе вала имеют аналогичные характеристики. Под каждой посадкой в системе ЕСДП указаны аналогичные посадки в системе ОСТ.
Посадки переходные предназначены для неподвижных соединений, которые служат для обеспечения хорошего центрирования сопрягаемых поверхностей и должны легко разбираться. Натяги и зазоры в этих посадках небольшие и не могут передавать значительные крутящие моменты и потому применяются с дополнительным креплением шпонками, штифтами, винтами и т.п. Наиболее широко переходные посадки применяют при установке подшипников качения.
Назначают переходные посадки чаще всего с учетом опыта применению аналогичных, хорошо себя зарекомендовавших на практике соединений.
Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений, как правило, без дополнительного крепления. Неподвижность достигается за счет внутренних напряжений на поверхностях контакта, вследствие упругих деформаций.
Посадку с натягом получают при сборке деталей под прессом, с нагреванием охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала).
Величину достаточного и допустимого натяга определяют из условия обеспечения передачи заданных нагрузок и прочности сопрягаемых деталей.
Обоснованный выбор допусков и посадок различного вида должен базироваться на результатах технико-экономических расчетов.
| 
