Лекция №3 МСС

1.

ЛЕКЦИЯ № 3
Расчет и выбор посадок

2.

Характеристики посадок

3.

4.

Выбор и расчет посадок с зазором
Посадки с зазором применяются в подвижных соединениях в качестве направляющих
вращательного (подшипники) и поступательного движения (поршни, плунжеры и т.д.)
движений, а также в неподвижных соединениях - как центрирующие и монтажные. Зазор
служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации
температурных деформаций, компенсации отклонений формы и т. д.
Схема расчета посадки с зазором
(подшипник - вал)

5.

При вращении вала положение его оси определяется абсолютным
эксцентриситетом е или относительным эксцентриситетом χ (χ = 0,5… 0,95)

6.

При этом между валом и втулкой образуется зазор
hmin - минимальная толщина масляного слоя, обеспечивающая жидкостное трение.
Между h и S есть связь
График зависимости толщины масляного слоя h от величины зазора S

7.

Расчет и выбор посадки с зазором сводится к определению двух предельных
функциональных зазоров Sminф. и Smaxф.по которым производится выбор стандартной
посадки.
Минимальный функциональный зазор Smin ф. определяется из условия обеспечения
жидкостного трения между валом и вкладышем.
Минимальный слой смазки, при котором обеспечивается жидкостное трение hmin = hж.с.:
hж.с. ≥ k (Rz1 + Rz2 + hg),
где Rz1, Rz2 – шероховатость контактирующих поверхностей;
hg – добавка, учитывающая отклонение нагрузки, температуры, скорости от расчетных, а
также механические включения масла ( hg = 1…4 мкм);
k – коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k ≥ 2).

8.

Минимальный функциональный зазор:
Максимальный функциональный зазор определяется из условия неразрывности
масленого слоя и зависит от вязкости смазки, частоты вращения цапфы (вала), радиальной
нагрузки на соединение, длины и диаметра соединения.
По полученным предельным функциональным зазорам Sminф., и Smaxф. подбирается
стандартная посадка, при этом обеспечиваются условия выбора посадки:
1. S min таб. > S min ф.
2. S max таб. ≤ Smax ф.
Разность между Smin ф., и Smax т. называется запасом на износ.
Полагая, что износ вала и втулки происходит с одинаковой интенсивностью, то для них
запас на износ делится на 2.

9.

Посадки с зазором
Посадки H/h – «скользящие». Наименьший (гарантированный) зазор в посадках
равен нулю. Они установлены во всём диапазоне точностей сопрягаемых
размеров (4…12 квалитеты). В точных квалитетах они применяются как
центрирующие посадки, т.е. обеспечивают высокую степень совпадения центра
вала с центром сопрягаемого с ним отверстия. Допускают медленное вращение и
продольное перемещение, используемое чаще всего при настройках и
регулировках.
Посадка H7/h6 применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к
точности центрирования часто разбираемых соединений: сменные зубчатые колёса на
валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные
кондукторные втулки станочных приспособлений и т.д. Для подвижных соединений
применяется посадка, например, шпинделя в корпусе сверлильного станка.
Посадки H8/h7, H8/h8 имеет примерно то же назначение, что и предыдущая посадка, но
характеризуется более широкими допусками, облегчающими изготовление деталей.
Посадки H/h в более грубых квалитетах (9…12) применяются для неподвижных и
подвижных соединений малой точности: посадки муфт, звёздочек и шкивов на валах, для
неответственных шарниров и роликов и т.п.
Посадки H/g – «движения». Обладают по сравнению с другими посадками
небольшим гарантированным зазором. Применяются только в точных квалитетах
(4…7) для плавных, чаще всего возвратно-поступательных перемещений,
допускают медленное вращение при малых нагрузках.
Посадки H6/g5 (не предпочтительная), H7/g6 применяются в плунжерных и золотниковых

10.

Посадки H/f – «ходовые». Характеризуются умеренным гарантированным
зазором. Применяются для обеспечения свободного вращения в подшипниках
скольжения общего назначения при лёгких и средних режимах работы с угловыми
скоростями не более 150 рад/с и в опорах поступательного перемещения.
Посадки H7/f7, H8/f8 (не предпочтительная) применяются в подшипниках скольжения
коробок передач различных станков, в соединениях поршня с цилиндром в компрессорах, в
гидравлических прессах и т.п.
Посадки H/e – «легкоходовые». Обладают значительным гарантированным
зазором, вдвое большим, чем у ходовых посадок. Применяются для свободного
вращательного движения при повышенных режимах работы с угловыми
скоростями более 150 рад/с, а также для компенсации погрешностей монтажа и
деформаций, возникающих во время работы.
Посадки H7/e8, H8/e8 применяются для подшипников жидкостного
турбогенераторов, больших машин, коренных шеек коленчатых валов.
трения
Посадки H/d – «широкоходовые». Характеризуются большим гарантированным
зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения расположения
сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное
перемещение деталей или их регулировку и сборку.
Посадки H8/d9, H9/d9 применяются для соединений при невысоких требованиях к
точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней цилиндров
компрессоров.
Посадки H11/d11 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах,
для шарниров и роликов на осях.

11.

Расчет и выбор посадок с гарантированным натягом
Посадки с натягом применяются для получения неподвижных соединений без
дополнительных средств крепления (шпонок, штифтов и др.).
Условием годности посадки с натягом является обеспечение минимальным натягом
передачи внешней нагрузки без разрушения соединения, а максимальный натяг должен
обеспечивать прочность соединения при сборке (отсутствие разрушения соединения).
Разрушение – появление на поверхностях контакта сопрягаемых деталей пластических
деформаций.
Способы соединения с натягом:
- механическая запрессовка;
- запрессовка с применением смазки;
- запрессовка с нагревом охватывающей детали (при несложной конструкции);
- с охлаждением охватываемой детали (сухой лёд).
Целью расчета посадки с натягом
является определение
минимального и максимального
функциональных
натягов Nmin ф., Nmaxф.

12.

Исходные данные для расчета:
- номинальный диаметр соединения
- передаваемые соединением крутящий момент и осевая сила.
Минимальный функциональный натяг рассчитывается из условия обеспечения
относительной неподвижности сопрягаемых деталей.
Максимальный функциональный натяг рассчитывается из условия обеспечения прочности
сопрягаемых деталей.
По полученным значениям выбираем стандартную посадку исходя из условия:
Условия выбора посадки с натягом:
1. Nmax т.<Nmax ф.
2. Nmin т. > Nmin ф.
Выполнение условий выбора посадки обеспечивает запас на сборку (задается по
максимальному натягу для исключения разрушения деталей при сборке) и запас на
эксплуатацию (задается по минимальному натягу для исключения проворачивания деталей
в процессе эксплуатации).
Запас на сборку
Nз.с. = Nmax ф. - Nmax т.
Запас на эксплуатацию
Nз.с. = Nmin т. - Nmin ф.

13.

Посадки с натягом
Посадки H/p – «легкопрессовые». Имеют минимальный гарантированный
(наименьший) натяг. Обладают высокой степенью центрирования. Применяются,
как правило, с дополнительным креплением.
Посадка H7/p6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, втулок,
установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.
Посадки H/r, H/s, H/t– «прессовые средние». Имеют умеренный
гарантированный натяг в пределах N = (0,0002…0,0006)D. Применяются как с
дополнительным креплением, так и без него. В соединении возникают, как
правило, упругие деформации.
Посадки H7/r6, H7/s6 применяются с дополнительным креплением для соединения
зубчатых и червячных колёс с валами в условиях тяжёлых ударных нагрузок (для
стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка H7/r6).
Посадки H/u, H/x, H/z– «прессовые тяжёлые». Имеют большой гарантированный
натяг в пределах N = (0,001…0,002)D. Предназначены для соединений, на
которые действуют большие, в том числе динамические нагрузки. Применяются,
как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В соединении
возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на
прочность.
Посадки H7/u7, H8/u8 являются наиболее распространёнными из числа тяжёлых посадок.
Примеры применения: вагонные колёса на осях, бронзовые венцы на стальных ступицах
червячных колёс, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.

14. Расчет переходных посадок

15.

16. Вероятность появления зазоров и натягов в переходных посадках

17.

Посадки переходные
Посадки H/js – «плотные». Вероятность получения натяга P(N) равна 0,5…5%,
следовательно, в соединении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают лёгкую
собираемость.
Посадка H7/js6 применяется для соединения стаканов подшипников с корпусами, небольших
шкивов и ручных маховичков с валами.
Посадки H/k – «напряжённые». Вероятность получения натяга P(N) равна 24…68%. Однако
из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в
большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и
разборка производится без значительных усилий, например, при помощи ручных молотков.
Посадка H7/k6 широко применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов, маховиков,
муфт с валами.
Посадки H/m – «тугие». Вероятность получения натяга P(N) равна 60…99,98%. Обладают
высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных
усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.
Посадка H7/m6 (не предпочтительная) применяется для соединения зубчатых колёс, шкивов
маховиков, муфт с валами, для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на
распределительном валу.
Посадки H/n – «глухие». Вероятность получения натяга P(N) равна 88…100%. Обладают
высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных
усилиях с применением прессов. Разбираются, как правило, только при капитальном
ремонте.
Посадка H7/n6 применяется для соединения тяжело нагруженных зубчатых колёс, муфт,
кривошипов с валами, для установки штифтов, постоянных кондукторных втулок в
корпусах кондукторов и т.п.

18.

отверстие
а
Верхнее отклонение: ES = +21 мкм
Нижнее отклонение: ЕI= О
Допуск: ТD = ES - EI = +21 - 0 = 21 мкм
25
25H7
0-
+21
H7
+
б
0-
Верхнее отклонение: es = -20мкм
Нижнее отклонение: ei = -33 мкм
Допуск: Td = es-ei = -20 - (-33) = 13 мкм
+
25
25 f6
вал
f6
- 20
- 33
посадка с зазором
0-
+
25
25H7/ f6
+21
H7
f6
- 20
- 33
в
Параметры отверстия: ES = +21 мкм, Е1=0, ТD = 21 мкм
Параметры вала: es = -20 мкм, ei = -33 мкм, Td = 13 мкм
Наибольший и наименьший зазоры:
Smax = ES - ei = +21 - (-33) = 54 мкм, Smin = EI-es = O- (-20) = 20 мкм
Допуск посадки: TS = Smax - Smin = 54-20 = 34 мкм
TS = ES- ei -EI+es = TD + Td , TS = 21 + 13 = 34 мкм
г
0-
+
+41
r6 +28
+21
H7
25
25H7/ r6
посадка с натягом
посадка переходная
0-
+
25
25H7/ k6
+21
H7
k6
+15
+2
Параметры отверстия: ES = +21 мкм, Е1= 0, ТD =21 мкм
Параметры вала: es = +41 мкм, ei = +28 мкм, Td = 13мкм
Наибольший и наименьший натяги:
Nmax = es - EI = +41 - 0 = 41 мкм, Nmin = ei - ES = +28 -21 = 7 мкм
Допуск посадки:
TN = Nmax - Nmin = 41 -7= 34 мкм
TN = es- EI-ei + ES=TD + Td ,
TN = 21 + 13 = 34 мкм
д
Параметры отверстия: ES = +21 мкм, Е1= 0, ТD =21 мкм
Параметры вала: es = +15 мкм, ei=+2 мкм, Td = 13 мкм
Наибольший и наименьший натяги:
Nmax = es-EI=+15-0= 15 мкм, Nmin = ei -ES = +2- 21= -19 мкм,
—Nmin = Smax
Допуск посадки: TN = N max - Nmin = 15- (-19) = 34 мкм,
TN = es - EI - ei + ES = TD + Td , TN = 21 + 13 = 34 мкм