Розрахунок допусків розмірів, які входять в розмірні ланцюги 5 страница

5) Побудувати схему розташування полів допусків для різьбового з’єднання.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик (Додаток Д, рисунок15). Результати розрахунків заносимо в таблицю 6.2.

Таблиця 6.2 – Основні характеристик посадок різьбових з’єднань

Посадка	Крок	Діаметри для болта і гайки	Граничні відхилення для болта	Граничні відхилення для гайки	Граничні розміри болта	Граничні розміри гайки
верхнє	нижнє	верхнє	нижнє	max	min	max	min
		D, d
D2, d2
D1, d1

Розрахунок приводимо тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю 6.2.

6.4 Приклад розрахунку посадки для різьбового з’єднання

Визначаємо номінальні і граничні діаметри деталей різьбового з’єднання: .

Крок метричної різьби по [ 3] Р = 1,5 мм.

Визначаємо номінальні діаметри з’єднання:

Зовнішній діаметр d, D = 10 мм.

Розміри середнього і внутрішнього діаметрів метричної різьби, визначаємо по ГОСТ 24705-84:

середній діаметр, d₂, D₂:

d₂ (D₂ )= d – 1 + 0,026 = 9,026 (мм);

внутрішній діаметр, d₁, D₁:

d₁ (D₁ )= d – 2 + 0,376 = 8,376 (мм).

Граничні відхилення для зовнішнього, внутрішнього та середнього діаметрів з’єднання визначаємо за ГОСТ 16093-81.

Для болта

d: es = -32 мкм; ei = -268 мкм;

d₂: es₂ = -32 мкм; ei₂ = -164 мкм;

d₁ – -32 мкм.

Для гайки :

D – не нормується;

D₂: ES = +180 мкм; EI = 0;

D₁: ES = +300 мкм; EI = 0.

Визначаємо граничні розміри зовнішнього (D і d), внутрішнього (D₁ і d₁) і середнього (D₂ і d₂) діаметрів гайки і болта.

Граничні діаметри болта:

d_2max = d₂ + es = 9,026 - 0,032 = 8,994 (мм);

d_2min = d₂ + ei = 9,026 - 0,164 =8,862 (мм);

d_max = d + es = 10 - 0,032 = 9,968 (мм);

d_min = d + ei = 10 - 0,268 = 9,732 (мм);

d_1max = 8,376 – 0,032 = 8,344 (мм),

Граничні діаметри гайки:

D_2max = D₂ + ES = 9,026 + 0,180 = 9,206 (мм);

D_2min = D₂ + EI =9,026 + 0 = 9,026 (мм);

D_1max = D₁ + ES =8,376 + 0,300 = 8,676 (мм);

D_1min = D₁ + EI = 8,376 + 0 = 8,376 (мм);

D_max , D_min - не нормується;

Визначенні значення розрахунків зводимо в таблицю 6.3.

Таблиця 6.3 – Результати розрахунків кріпильної різьбової посадки

Посадка	Крок	Діаметри для болта і гайки	Граничні відхилення для болта	Граничні відхилення для гайки	Граничні розміри болта	Граничні розміри гайки
верхнє	нижнє	верхнє	нижнє	max	min	max	min
	1,5	D, d	10,0	не норм	не норм	-32	-268	не норм	не норм	9,968	9,732
D2, d2	9,026	+180		-32	-164	9,206	9,026	8,994	8,862
D1, d1	8,376	+300		-32	не норм.	8,676	8,376	8,344	не норм

Будуємо схему розташування полів допусків для заданого різьбового з’єднання.

7 ВИБІР ТА РОЗРАХУНОК ПОСАДОК ДЛЯ ШПОНКОВИХ З¢ЄДНАНЬ

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в підшипниках ковзання приведені в таблиці 7.1, які містять тип шпонкового з'єднання.

Таблиця 7.1 – Вихідні дані розрахунку посадки шпонкових з’єднань

№ варіанту	Тип шпонкового з’єднання	№ варіанту	Тип шпонкового з’єднання
	Вільне		Вільне
	Нормальне		Нормальне
	Щільне		Щільне
	Вільне		Вільне
	Вільне		Вільне
	Нормальне		Вільне
	Щільне		Нормальне
	Нормальне		Щільне
	Щільне		Вільне
	Нормальне		Вільне
	Щільне		Нормальне
	Вільне		Щільне
	Вільне		Нормальне
	Нормальне		Щільне
	Щільне		Вільне

7.1 Загальна характеристика шпонкових з’єднань

Шпонкові з¢єднання (keyed joint) призначенні для передачі обертових моментів між валами і втулками (таких як: шківи, муфти, зірочки, зубчасті колеса та інші деталі машин). Шпонкові з¢єднання застосовують, коли до точності центрування деталей, що з’єднуються, не висувають певних вимог.

Найбільшого поширення набули шпонкові з¢єднання з призматичними, сегментними і клиновими шпонками.

Шпонкові з¢єднання поділяються на два типи: ненапружені – з призматичними і сегментними шпонками, і напружені – з клиновими шпонками.

Основними параметрами шпонкового з¢єднання (рисунок 7.1) з призматичними або сегментними шпонками є: b – ширина шпонки і ширина пазів вала і втулки; h – висота шпонки; t ₁, t₂ – глибина паза відповідно вала і втулки; d – діаметр сегментної шпонки; l_ш – довжина шпонки; l_шп – довжина шпонкового паза.

Рисунок 7.1 – Основні параметри шпонкового з¢єднання з призматичною і сегментною шпонками

Номінальні значення параметрів приймаються за ГОСТ 23360-78 для призматичних шпонок (додаток Ж, таблиця Ж21) і за ГОСТ 24071-80 для сегментних шпонок (додаток Ж, таблиця Ж22), залежно від діаметра вала.

Довжини шпонок повинні вибиратись з ряду: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200 мм.

7.2 Допуски і посадки шпонкових з’єднань

У шпонкових з’єднаннях з’єднуваними (посадковими) розмірами є діаметр шпонкового з’єднання d, розмір b (ширина шпонки, ширина паза вала і паза втулки). Інші розміри елементів шпонкових з’єднань є вільними (не посадковими).

Тому, допуски і посадки для шпонкових з’єднань слід призначати в такій послідовності: на з’єднання вал – втулка; на з’єднання шпонка – паз вала і шпонка – паз втулки; на вільні (не посадкові) розміри.

Для з’єднання вал – втулка по діаметру d залежно від умов його роботи рекомендуються поля допусків, наведені в таблиці 7.2.

Таблиця 7.2 – Шпонкові з’єднання з призматичними шпонками

Умови роботи з’єднання	Поля допусків	Посадки
отвору	вала
При точному центруванні	H6	js6, k6, m6,n6	Перехідні
При великих динамічних навантаженнях	H7, H8	s7, x8, u8, s8	З натягом
При осьовому переміщенні втулки на валу	H6, H7	h6, h7	З зазором

За шириною шпонки (за розміром b) можуть мати місце три різновиди посадок, або з’єднань: вільне, нормальне і щільне.

Залежно від цього, для з’єднань шпонка–паз вала і шпонка–паз втулки за ГОСТ 23360-78 встановлені поля допусків для розмірів цих елементів (таблиця 7.3).

Таблиця 7.3 – Рекомендовані поля допусків для шпонкових з’єднань

Тип з’єднання	Рекомендовані поля допусків для ширини
шпонки	паза вала	паза втулки
Вільне	h9	H9	D10
Нормальне	N9	Js9
Щільне	N9	P9

Вільне з'єднання забезпечує посадку шпонки із втулкою з гарантованим зазором, а посадку шпонки з валом з невеликим зазором.

У нормальному з'єднанні посадки шпонки із втулкою і з валом – перехідні, причому ймовірність натягу в з’єднанні шпонка-паз втулки мала.

Щільне з'єднання забезпечує посадку шпонки із втулкою з натягом, а шпонки з валом – перехідну посадку з великою ймовірністю натягу.

Поля допусків і граничні відхилення не посадкових (вільних) розмірів з’єднань з призматичними шпонками наведені в таблиці 7.4 (ГОСТ 23360-78).

Таблиця 7.4 – Поля допусків і граничні відхилення не посадкових розмірів з’єднання з призматичними шпонками

Елемент з’єднання	Поля допусків і граничні відхилення розмірів
Висота h	Довжина l	Глибина на валу t1 (або розмір d- t1)* і на втулці t2 (або розмір d+ t2)
При висоті шпонки h, мм
Шпонка	h11; h9**	h14	-	-	-
Паз	-	H15	+0,1	+0,2	+0,3

* Для вказаного розміру верхні граничні відхилення рівні нулю, а нижні граничні відхилення мають ті ж самі числові, але від’ємні значення.

** Застосовується при висоті шпонок h = 2…6 мм.

7.3 Алгоритм розрахунку посадок для шпонкових з’єднань

Спроектувати задане шпонкове з’єднання враховуючи умови роботи, тип та вид з’єднання.

1) Залежно від діаметра шпонкового з’єднання за ГОСТ 23360-78 або таблицею Ж21 (додаток Ж) для з’єднань з призматичними шпонками визначають номінальні розміри елементів шпонкового з’єднання: ширину шпонки і ширину пазів вал і втулки, висоту шпонки, довжину шпонки і довжину паза вала, глибину паза вала і втулки.

Основні розміри з’єднань з сегментними шпонками наведені в таблиці Ж22 (додаток Ж) і ГОСТ 24071-80.

2) Залежно від умов роботи з’єднання призначають поля допусків на посадкові діаметри шпонкових вала і втулки за таблицею 7.2.

Визначають граничні відхиленні посадкових діаметрів отвору і вала за ГОСТ 25347-89.

3) За таблицею 7.3 (ГОСТ 23360-78) залежно від призначення посадки, призначають поля допусків на ширину шпонки, ширину пазів вала і втулки.

Будують схему розташування полів допусків за шириною «b» шпонкового з’єднання з призматичною шпонкою для заданої посадки (рисунок 7.1).

4) За таблицею 7.4 або ГОСТ 23360-78 призначають поля допусків для інших (не посадкових) розмірів елементів шпонкового з’єднання – висоти шпонки і довжини шпонки, довжини паза вала.

5) Призначають граничні відхилення розмірів елементів шпонкового з’єднання (ГОСТ 25347-89) – ширини і висоти шпонки, ширини паза вала і втулки, довжини шпонки і довжини паза вала.

6) Граничні відхилення глибини паза вала і паза втулки призначають за таблицею 7.4 (ГОСТ 24071-80).

7) Розраховують значення основних характеристик посадок у з’єднанні шпонки з пазом втулки та пазом вала.

Шорсткість бічних поверхонь шпонки і пазів вала і втулки – Rz20, інших поверхонь – Rz40.

8) Приклад складального креслення і креслення шпонкового з’єднання наведено в додатку Д14.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик (рисунок Д16, додаток Д).

Розрахунок приводимо тільки для заданих даних.

7.4 Приклад розрахунку посадки шпонкового з’єднання

Умова: дано номінальний діаметр з’єднання d_Н = D_Н =76мм; тип шпонки – призматична; вид з’єднання – щільне. Необхідно розрахувати параметри шпонкового з’єднання та побудувати схему розташування полів допусків у вільному шпонковому з’єднанні.

1 Призначаємо параметри шпонки згідно заданих умов.

Згідно заданого діаметра вала D_Н = d_Н = 76 мм призначаємо шпонку перерізом b × h = 22×14, де b = 22 мм – ширина шпонки; h = 14 мм – висота шпонки [3].

Довжина шпонки l = 4b = 4·22 = 88 мм (56 < l < 220).

Отже приймаємо b × h × l = 22 × 14× 88.

2 Розшифровуємо умовне позначення шпонки:

b = 22 мм – ширина шпонки, а значить ширина втулки і вала;

h = 14 мм – висота шпонки, для якої глибина паза вала t₁ =9мм;

глибина паза втулки t₂ = 5,4 мм;

l = 88 мм – довжина шпонки і паза вала.

3 Вибираємо посадки для шпонкового з’єднання.

Враховуючи, що тип шпонки – призматичний, вид шпонкового з’єднання – вільне, а діаметр вала – d = 76 мм знаходимо поля допусків [1] на:

ширину шпонки – h9, тобто 22h9;

ширину паза вала – N9, тобто 22N9;

ширину паза втулки – P9, тобто 22P9;

висоту шпонки – h11, тобто 14h11;

довжину шпонки – h14, тобто 88h14;

довжину паза вала – H15, тобто 88H15;

глибину паза вала – 9^+0,2, втулки – 5,4^+0,2.

4 Визначаємо відхилення розмірів всіх спряжених поверхонь [1]:

Для ширини шпонки 22h9:

td = 52 мкм = 0,052 мм;

es = 0; ei = - 52 мкм = - 0,052 мм.

Для ширини паза вала 22Р9:

TD = 52 мкм = 0,052 мм;

ES = -22 мкм = -0,022 мм;

EI = -74 мкм = -0,074 мм.

Для ширини паза втулки 22P9:

TD = 52 мкм = 0,052 мм;

ES = -22 мкм = -0,022 мм;

EI = -74 мкм = -0,074 мм.

Для висоти шпонки 14h11:

td = 110 мкм = 0,11 мм;

es = 0; ei = - 110 мкм = - 0,11 мм.

Для довжини шпонки 88h14:

td = 870 мкм = 0,87 мм;

es = 0; ei = - 870 мкм = - 0,87 мм

Для довжини паза вала 88H15:

TD = 1400 мкм = 1,4 мм;

ES = + 1400 мкм = + 1,4 мм;

EI = 0.

Для глибини паза вала

t₁ = 7,5^+0,2;

d – t₁ = 76 – 7,5 = 68,5_-0,2.

Для глибини паза втулки t₂ = 5,4^+0,2:

D + t₂ = 76 + 4,9 = 80,9_-0,2.

4 Розраховуємо величину посадок у з’єднанні шпонки з пазом втулки та пазом вала:

Шпонка з пазом втулки має посадку перехідну 22 ,

тому

N_max = es – EI= 0 – (– 0,074) = 0,074 (мм);

S_max = ES – ei = -0,022 – (-0,052) = 0,03 (мм).

Шпонка з пазом вала має перехідну посадку 22 тому

N_max = es – EI= 0 – (– 0,074) = 0,074 (мм);

S_max = ES – ei = -0,022 – (-0,052) = 0,03 (мм).

Будуємо схему розташування полів допусків шпонкового з’єднання.

8 ВИБІР ТА РОЗРАХУНОК ПОСАДОК ДЛЯ ШЛІЦЬОВИХ З¢ЄДНАНЬ

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в шліцьових з’єднання приведені в таблиці 8.1, які містять наступні параметри:

– спосіб центрування;

– поля допусків для:

зовнішнього діаметру вала;

зовнішнього діаметру втулки;

внутрішнього діаметру вала;

внутрішнього діаметру втулки;

ширини шліца вала;

ширини шліца втулки.

Таблиця 8.1 – Вихідні дані розрахунку посадки шліцьових з’єднань

№ варіанту	Зовнішній діаметр, D	Внутрішній діаметр, d	Ширина шліца, b
Втулка	Вал	Втулка	Вал	Втулка	Вал
Рекомендовані поля допусків при центруванні по D
	H7	f7	-	-	F8	d9
	H7	g6	-	-	F8	e8
	H7	f7	-	-	F10	e9
	H8	e8	-	-	Js10	d10
	H7	n6	-	-	F8	h6
	H8	e8	-	-	F8	h8
	H7	h6	-	-	F10	h9
	H7	f7	-	-	D9	d9
	H7	g6	-	-	D9	e8
	H7	h6	-	-	D9	f7
Рекомендовані поля допусків при центруванні по d
	H12	a11	H6	g5	F8	d8
	H12	a11	H6	js5	F8	h9
	H12	a11	H7	e8	F8	f7
	H12	a11	H7	js7	H8	h8
	H12	a11	H7	n6	H8	h9
	H12	a11	H8	e8	H8	js7
	H12	a11	H8	e8	F10	e8
	H12	a11	H8	e9	F10	f7
	H12	a11	H6	g5	F10	f8
	H12	a11	H6	js5	F10	f9
Рекомендовані поля допусків при центруванні по b
	H12	a11	-	-	F8	e8

Продовження таблиці 8.1

	H12	a11	-	-	F8	f8
	H12	a11	-	-	F8	f7
	H12	a11	-	-	D9	e8
	H12	a11	-	-	D9	f8
	H12	a11	-	-	D9	f9
	H12	a11	-	-	D10	d10
	H12	a11	-	-	D10	d8
	H12	a11	-	-	F10	e8
	H12	a11	-	-	F10	f8

8.1 Загальна характеристика шліцьових з’єднань

Шліцьові з¢єднання (splined joint) мають таке ж призначення як і шпонкові. Перевагою цих з’єднань є не тільки їх здатність передавати великі обертові моменти, але й можливість здійснювати відносне переміщення з’єднуваних деталей уздовж осі, легкість складання і розбирання під час ремонту.

Найважливішою перевагою шліцьових з’єднань порівняно з шпонковими є можливість передавати великі обертові моменти, висока міцність і надійність з’єднання, підвищена точність центрування валів і втулок. У машинобудуванні найчастіше застосовуються три різновиди шліцьових з’єднань: з прямобічним, евольвентним і трикутним профілем шліців.

Серед шліцьових з’єднань найбільшого поширення набули прямобічні шліцьові з’єднання, які застосовуються як для рухомих так і для нерухомих з’єднань.

Залежно від величини обертового моменту, що передають шліцьові з’єднання, вони поділяються на три типи: легкої, середньої і важкої серії. Основні розміри і числа зубців прямобічних шліцьових з’єднань встановлені ГОСТ 1139-80 і наведено в таблиці Ж23 (додаток Ж).

Залежно від експлуатаційних і технологічних вимог центрування вала і втулки виконується одним з трьох методів: за зовнішнім діаметром D, за внутрішнім діаметром d і боковими сторонами b шліців (рисунок 8.1).

Центрування за зовнішнім діаметром D (рисунок 8.1, а) рекомендується здійснювати, коли високі вимоги до співпадання осей (співвісності) шліцьових деталей і твердість втулки не надто висока та її можна обробляти протягуванням, а вал обробляється фрезеруванням і остаточним шліфуванням по зовнішньому діаметру D. Цей спосіб найбільш простий і економічний.

Центрування за внутрішнім діаметром d (рисунок 8.1, б) здійснюється у випадку підвищених вимог до співпадання осей шліцьових деталей, якщо втулка має високу твердість, що не дозволить обробити її протягуванням і точний розмір можна дістати при шліфуванні діаметра d. Цей спосіб центруванням значно дорожчий, однак забезпечує високу точність центрування і застосовується у більшості випадків для рухомих з’єднань.

Центрування за боковими сторонами b (рисунок 8.1, в) шліців застосовується у тих випадках, якщо не ставляться підвищені вимоги до точності співпадання осей шліцьових деталей, при передачі значних навантажень і обертових моментів (у карданних валах тракторів і редукторів). Цей спосіб центрування сприяє рівномірному розподіленню навантажень між зубцями, але через невисоку точність центрування застосовується рідко.

8.2 Допуски і посадки прямобічних шліцьових з’єднань

Поля допусків і посадки для розмірів елементів прямобічних шліцьових з’єднань встановлені ГОСТ 1139-80. Рекомендовані цим стандартом переважного застосування поля допусків і посадки залежно від способу центрування шліцьових деталей наведені в таблицях 8.2 – 8.4.

Таблиця 8.2 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів D і b при центруванні за D (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків	Посадки
Втулки	Вала
Для розміру D
Н7	f7; js6	H7/f7; H7/js6
Для розміру b
F8	f7; f8; js7	F8/f7; F8/f8; F8/js7

Таблиця 8.3 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів d і b при центруванні за d (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків	Посадки
Втулки	Вала
Для розміру d
Н7	f7; g6	H7/f7; H7/g6
Для розміру b
D9; F10	h9; k7; js7	D9/h9; D9/k7; F10/js7

Таблиця 8.4 – Рекомендовані переважні поля допусків і посадки для розмірів b при центруванні за b (за ГОСТ 1139-80, скорочено)

Поля допусків	Посадки
Втулки	Вала
F8; D9; F10	js7; e8; f8; d9	F8/js7; D9/e8; D9/f8; F10/d9; F10/f8

Якщо центрування шліцьових деталей здійснюється за одним з параметрів, то інші параметри є нецентруючими, поля допусків для яких: для вала а11, для втулки Н12. Допускається не позначати поля допусків нецентруючих діаметрів.

Граничні відхилення розмірів елементів шліцьових деталей залежно від їх номінальних розмірів і полів допусків визначаються за ГОСТ 25347-89.

Приклад умовного позначення прямобічного шліцьового з’єднання з параметрами z = 8, d = 32, D = 36, b = 6 мм з центруванням за D:

з’єднання D – 8 x 32H12/a11 x 36 H7/f7 x 6 F8/f8;

втулка D – 8 x 32H12 x 36 H7 x 6F8;

вал D – 8 x 32a11 x 36 f7 x 6 f8.

Квалітети центруючих поверхонь 5…10; шорсткість R_a = 0,32…2 мкм. Квалітети нецентруючих поверхонь 11…12; шорсткість R_a = 5…20 мкм.

8.3 Алгоритм розрахунку посадок для шліцьових з’єднань

1) Призначають номінальні розміри і числа зубців заданого прямобічного шліцьового з’єднання за ГОСТ 1139-80 або таблицею Ж23 (додаток Ж).

2) Проводять обґрунтування і пояснення позначень всіх параметрів шліцьового з’єднання.

3) Визначають граничні відхилення розмірів елементів шліцьових деталей залежно від їх номінальних розмірів і полів допусків за ГОСТ 25347-89.

4) Визначають основні характеристики шліцьового з’єднання, а розраховані дані подають у вигляді таблиці 8.5.

Таблиця 8.5 – Параметри шліцьового з’єднання

Параметр	Шліцьова втулка	Шліцьовий вал
Поле допуску	ES	EI	TD	Поле допуску	es	ei	Td
D
d
b

5) Проставляють розміри з відхиленнями на складальному і кресленнях шліцьових з’єднань.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик (додаток Д, рисунок Д19). Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. Результати розрахунків заносять в таблицю 8.5.

Розрахунок приводять тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю 8.5.

8.4 Приклад розрахунку посадки шліцьового з’єднання