12 мая, группа № 12 «Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)», 2 урока, предмет- Допуски и технические измерения.

Тема урока: "Понятие сопрягаемых и несопрягаемых поверхностей, посадки. Понятие зазора, натяга, их расчет. Понятие и расчет переходных посадок"

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСАДКАХ Поверхности деталей бывают цилиндрические, плоские, конические, эвольвентные, сложные и др. Кроме того, различают поверхности сопрягаемые и несопрягаемые. Сопрягаемые — это поверхности, по которым детали соеди- няются в сборочные единицы, а сборочные единицы — в механизмы. Несопря- гаемые, или свободные, - это конструктивно необходимые поверхности, не предназначенные для соединения с поверхностями других деталей. Посадка — это характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нём зазоров (S) или натягов (N). В зависимости от расположения полей допусков отверстия и вала посадки подразделяют на три группы: посадки с зазором (рис.5,а,б)- поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала; посадки с натягом (рис.5,в,г)- поле допуска вала расположено выше по- ля допуска отверстия; посадки переходные (рис.5,д)- поля допусков отверстия и вала частично или полностью перекрываются. Посадка обозначается на сборочном чертеже в виде дроби, в числителе которой, отклонения относятся к отверстию, а в знаменателе – к валу - + 0,056 например, Ш 125 -, - 0,008 - 0,060 где верхнее отклонение отверстия ES = + 0,056 мм; нижнее отклонение EI = 0; верхнее отклонение вала es = - 0,008мм; нижнее отклонение ei = - 0,06 мм. Параметры посадки с зазором Зазором (S) называется положительная разность размеров отверстия и вала, когда D > d: S = D - d. Посадка с зазором (рис.5,а, б) характеризуется предельными зазорами: наименьшим (гарантированным) Smin = Dmin – dmax; наибольшим Smax = Dmax – dmin; средним Sср = (Smax + Smin) / 2. Через отклонения предельные зазоры вычисляются следующим образом: Smin = EI - es ; Smax = ES – ei. Параметры посадки с натягом Натягом (N) называется положительная разность размеров вала и отвер- стия, когда d > D: N = d – D (= - S) Посадка с натягом (рис.5,в,г) характеризуется предельными натягами: наименьшим (гарантированным) Nmin = dmin – Dmax; наибольшим Nmax = dmax – Dmin ; средним Nср = (Nmax + Nmin) / 2. Через отклонения предельные натяги вычисляются следующим образом: Nmin = ei - ES; Nmax = es – EI. 11 Рис. 5. Соединение вала 2 и отверстия 1: а) с зазором, в) с натягом; поля допусков посадки: б) с зазором, г) с натягом, д) переходной посадки 12 Параметры переходной посадки Переходные посадки обладают возможностью получить при сборке со- единения как зазоры, так и натяги. В этом случае поля допусков отверстия и ва- ла перекрываются частично или полностью. Такие посадки характеризуются наибольшим зазором (Smax) и наибольшим натягом (Nmax), величины которых рассчитываются по формулам, приведённым выше. Если при расчёте параметров переходной посадки величина Smax > Nmax, то определяют средний зазор по формуле Sср = (Smax - Nmax) / 2, и тогда про пе- реходную посадку говорят, что она с вероятностью зазора. Если при расчёте получилось, что величина Nmax > Smax, то определяют средний натяг по формуле Nср = (Nmax - Smax) / 2, а про посадку говорят, что она с вероятностью натяга. Допуск посадки Допуск посадки (ТП) равен сумме допусков отверстия и вала, состав- ляющих соединение:TП = TD + Td. Выразим величину допуска посадки через её параметры - например, для посадки с зазором. Из схемы полей допусков посадки с зазором, см. рис.5,б, имеем: Smax = Smin + TD +Td. Величина зазора изменяется в пределах от Smin до Smax. Разность предельных значений размера равна его же допуску, тогда разность предельных зазоров равна допуску зазора TS = Smax - Smin. Так как Smin = EI- es; Smax = ES – ei, то TS = Smax - Smin = ES – ei – (EI- es) = (ES - EI) + (es - ei) = = TD + Td. Следовательно, для посадок с зазором допуск посадки равен допуску за- зора или разности зазоров: TП = TS = Smax - Smin = TD + Td. Аналогично для посадок с натягом, учитывая, что Nmin = ei – ES, Nmax = es – EI, можно сказать, что допуск посадки равен допуску натяга или разности натягов: TП =TN = Nmax - Nmin = TD + Td. Допуск переходной посадки соответственно равен: ТП = Smax + Nmax = TD + Td. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие поверхности называют сопрягаемыми и несопрягаемыми? 2. Что называют посадкой, зазором, натягом? 3. Как расположены поля допусков вала и отверстия при посадке с зазором? Какими параметрами она характеризуется? Как они вычисляются через предельные отклонения? 4. Как расположены поля допусков вала и отверстия при посадке с натягом? Какими параметрами она характеризуется? Как они вычисляются через предельные отклонения? 5. Что можно сказать про посадку и расположение полей допусков отвер- стия и вала в случае, если величина зазора быть отрицательна? Может ли это быть? 13 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСАДКАХ. РАСЧЁТ ПОСАДОК ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Закрепление теоретических знаний о посадках и формирование практических навыков в их расчёте. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Проработайте теоретический материал и ответьте письменно на кон- трольные вопросы. 2. Выполните задания № 1 и 2. 3. Запишите задание № 3 для домашнего выполнения. Задание № 1 Номинальный размер отверстия и вала D(d) = 20 мм; ES = + 41мкм, ei = - 61 мкм, TD = Td = 21мкм. Определите предельные отклонения и размеры отверстия и вала. Постройте графическую схему полей допусков отверстия и вала и обозначьте на ней параметры полученной посадки. Выполните расчёт данных параметров и допуска посадки. Обозначьте допуски на рабочих и сбо- рочном чертежах. ПРИМЕР Дано соединение Ш 8 мм; предельные отклонения отверстия и вала ES = 0 es = 0, EI = - 15 мкм, ei = - 9 мкм. Определите предельные размеры отверстия и вала, величину предельных зазоров (натягов), значения допусков на вал, отвер- стие и посадку. Постройте схему полей допусков отверстия и вала и обозначь- те на ней параметры посадки. Решение 1. Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам: Dmax = d(D) + ES = 8 + 0 = 8 (мм) Dmin = d(D) + EI = 8 - 0, 015 = 7,985 (мм) dmax = d(D) + es = 8 + 0 = 8 (мм) dmin = d(D) + ei = 8 – 0,009 = 7,991 (мм) 2. Строим графическую схему полей допусков посадки, оказавшейся переходной: 0 + - Smax Nmax TD Td -9 -15 Nср d(D) = 8 мм Dmin Dmax dmax dmin 14 3. Определяем параметры (величину зазоров и натягов) переходной посад- ки с вероятностью натяга по формулам через предельные размеры: Smax = Dmax – dmin = 8 – 7,991 = 0,009 (мм) Nmax = dmax – Dmin = 8 – 7,985 = 0,015 (мм) Nmax – Smax 0,015 - 0,009 Nср = --- = --- = 0,003 (мм) 2 2 4. Определяем величины допусков на вал, отверстие и посадку: Td = dmax – dmin = 8 – 7,991 = 0,009 (мм) TD = Dmax – Dmin = 8- 7,985 = 0,015 (мм) TN = Nmax + Smax = Td +TD = 0,009 + 0,015 = 0, 024(мм) Задание № 2 Заданы номинальный диаметр и предельные отклонения соединения: Определите предельные размеры отверстия и вала, величину предельных зазо- ров (натягов), значения допусков на вал, отверстие и посадку. Постройте схему полей допусков отверстия и вала и обозначьте на ней параметры посадки. 15 Задание № 3 Заданы номинальный диаметр и предельные отклонения соединения: Определите предельные размеры отверстия и вала. Постройте схему полей до- пусков отверстия и вала и обозначьте на ней параметры посадки. Вычислите величину зазоров (натягов) через предельные отклонения. Определите значения допусков на вал, отверстие и посадку. Обозначьте допуски на рабочих и сбо- рочном чертежах. 16 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ И СИСТЕМЕ ВАЛА Различное расположение полей допусков отверстия и вала относительно нулевой линии и относительно друг друга позволяет создавать различный ха- рактер соединений: от посадок с большими зазорами до посадок с большими натягами. В технологической и эксплуатационной практике удобнее получать разнообразные посадки, меняя положение поля допуска только вала или только отверстия. Поэтому ГОСТ 25347-89 для сопрягаемых деталей устанавливает две системы расположения полей допусков: систему отверстия (СО) и сис- тему вала (СВ). В системе отверстия при заданных размерах и точности соединения необ- ходимую посадку получают изменением исполнительных размеров вала, не ме- няя исполнительных размеров отверстия. Отверстие в данном случае является основной деталью (см. рис. 6). Основная деталь – это деталь, поле допуска которой является базовым для образования посадок в данной системе допусков. Системой отверстия называют совокупность посадок, в которых при заданном размере и точности соединения предельные отклонения отверстия всегда остаются постоянными, а необходимая посадка достигается за счёт из- менения предельных отклонений вала. При этом поле допуска отверстия всегда характеризуется нижним пре- дельным отклонением равным нулю, а сам допуск направлен в «тело» детали, т.е. верхнее предельное отклонение всегда положительное и равно величине допуска: EI = 0, ES = + TD. В системе вала (см. рис. 6) основной деталью является вал, а необходимая посадка достигается изменением исполнительных размеров отверстия. Системой вала называют совокупность посадок, в которых при заданном размере и точности соединения предельные отклонения вала всегда остаются постоянными, а необходимая посадка достигается за счёт изменения предель- ных отклонений отверстия. При этом поле допуска вала всегда характеризуется верхним предельным отклонением равным нулю, а сам допуск направлен в «тело» детали, т.е. ниж- нее предельное отклонение всегда отрицательное и равно величине допуска: es = 0, ei = - Td. 17 Рис. 6. Расположение полей допусков отверстий и валов: а) в системе отверстия; б) в систе- ме вала; поля допусков валов в системе отверстия для посадок: 1- с зазором, 2 - переходных, 3 - с натягом; поля допусков отверстий в системе вала для посадок: 4 – с зазором, 5 – пере- ходных, 6 - с натягом 18 В машиностроении валы различной точности можно обрабатывать уни- версальными инструментами – резцами, фрезами, шлифовальными кругами и т.д., а измерять - штангенциркулями, микрометрами и т.д. Для обработки от- верстий применяют специальные инструменты (например - зенкеры, развёртки, протяжки), а для их контроля - калибры-пробки. Следовательно, обработать и проверить размеры отверстия сложнее и дороже. Поэтому система отверстия имеет преимущественное применение по сравнению с системой вала вследст- вие более простой технологии обработки и контроля наружных поверхностей детали. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется основной деталью? 2. Что называется системой отверстия, и как в ней образуются посадки? Изобразите графически схему полей допусков посадок в системе отвер- стия: а) с зазором; б) переходную; в) с натягом; обозначьте на ней соот- ветствующие параметры. 3. Что называется системой вала и как в ней образуются посадки? Изобразите графически схему полей допусков посадок в системе вала: а) с зазором; б) переходную; в) с натягом; обозначьте на ней соответст- вующие параметры. 4. Объясните, какая система является предпочтительнее и почему. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ОБРАЗОВАНИЕ ПОСАДОК В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ И СИСТЕМЕ ВАЛА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Закрепление теоретических знаний об образовании посадок в системе отверстия и в системе вала и приобретение навыков в методике их расчёта. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Проработайте теоретический материал и ответьте письменно на кон- трольные вопросы. 2. Ознакомьтесь с алгоритмом решения задачи по расчёту посадки в систе- ме отверстия и выполните письменно аналогичный расчёт посадки с эти- ми же данными, но в системе вала. 3. Выполните задание № 1. 4. Запишите задание № 2 для домашнего выполнения. 19 ПРИМЕР Для посадки в системе отверстия известны: D(d) = 40мм; TD = 0,1 мм; Td = 0,08 мм; Smin = 0,02 мм. Определите предельные размеры и отклонения отверстия и вала, допуск на посадку, величину зазоров (натягов). Изобразите графически схему полей допусков посадки. Решение 1. По условию задана система отверстия, следовательно, отверстие является основной деталью и имеет предельные отклонения: EI = 0; ES = + TD = + 0,1мм = + 100(мкм). 2. Определяем предельные размеры отверстия: Dmax = D(d) + ES = 40 + 0,1 = 40,1 (мм). Dmin = D(d) + EI = 40 + 0 = 40 (мм). 3. По условию задачи посадка характеризуется гарантированным зазором Smin, равным 0,02мм, где Smin = Dmin - d max. Из данной формулы определяем наибольший предельный размер вала: dmax = Dmin – Smin = 40 – 0,02 = 39, 98 (мм). 4. Определяем наименьший предельный размер вала: dmin = dmax - Td = 39,98 – 0, 08 = 39,9 (мм). 5. Определяем предельные отклонения вала: es = d max – D(d) = 39,98 – 40 = - 0,02 (мм) = - 20(мкм). ei = dmin - D(d) = 39,9 – 40 = - 0,1(мм) = - 100(мкм). 6. Изображаем графически схему полей допусков посадки и определяем её характеристики: +100 Smin TD 0+ - -20 Smax Td -100 D(d) = 40мм d max Dmax Dmin dmin 7. Определяем параметры посадки с зазором: Smin = 0,02 мм (дано по условию) Smax = Dmax - dmin = 40,1 – 39,9 = 0,2 (мм). S max + S min 0,2 + 0,02 Sсс = = = 0,11(мм). 2 2 8. Определяем допуск на зазор (или допуск на посадку): TS = ТП = Smax – Smin = 0,2 – 0,02 = 0,18 (мм).