Глава 1. Система отверстия и система вала. Особенности,

отличия, преимущества………………………………………………….3

1.1.Понятия «вал» и «отверстие»……………………………………………...3

1.2. Расчет параметров посадки и калибров для сопряжения в

системах отверстия и вала………………………………………………….6

Глава 2. Допуски и посадки шпоночных соединений………………………...10

2.1.Допуски резьбы……………………………………………………………15

2.2. Допуск размера. Поле допуска…………………………………………..18

2.3. Образование полей допусков и посадок………………………………..19

Глава 3. Системы допусков и посадок………………………………………..21

3.1.Схемы расположения полей допусков стандартных сопряжений……….23

Список использованной литературы…………………………………………..30

Глава 1. Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества

1.1.Понятия «вал» и «отверстие»

Конструктивно любая деталь состоит из элементов (поверхностей) различной геометрической формы, часть из которых взаимодействует (образует посадки-сопряжения) с поверхностями других деталей, а остальная часть элементов является свободной (несопрягаемой). В терминологии по допускам и посадкам размеры всех элементов деталей независимо от их формы условно делят на три группы: размеры валов, размеры отверстий и размеры, не относящиеся к валам и отверстиям.

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.

Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.

Для сопрягаемых элементов деталей на основе анализа рабочих и сборочных чертежей, а при необходимости и образцов изделий, устанавливают охватывающие и охватываемые поверхности сопряженных деталей и, таким образом, принадлежность поверхностей сопряжений к группам «вал» и «отверстие».

Для несопрягаемых элементов деталей установление вал это или отверстие выполняют с помощью технологического принципа, состоящего в том, что если при обработке от базовой поверхности размер элемента увеличивается, то это отверстие, а если размер элемента уменьшается, то это вал.

Состав группы размеров и элементов деталей, не относящихся ни к валам, ни к отверстиям, сравнительно невелик (например, фаски, радиусы скруглений, галтели, выступы, впадины, расстояния между осями (и др.).

При сборке соединяемые детали соприкасаются между собой отдельными поверхностями, которые называются сопрягаемыми. Размеры этих поверхностей называются сопрягаемыми размерами (например, диаметр отверстия втулки и диаметр вала, на который посажена втулка). Различают охватывающую и охватываемую поверхности и соответственно охватывающий и охватываемый размеры. Охватывающую поверхность принято называть отверстием, а охватываемую - валом.

Сопряжение имеет один номинальный размер для отверстия и вала, а предельные, как правило, различные.

Если действительные (измеренные) размеры изготовленного изделия не выходят за рамки наибольшего и наименьшего предельных размеров, то изделие удовлетворяет требованиям чертежа и выполнено правильно.

Конструкции технических устройств и других изделий требуют различных контактов сопрягаемых деталей. Одни детали должны быть подвижными относительно других, а другие - образовывать неподвижные соединения.

Характер соединения деталей, определяемый разностью между диаметрами отверстия и вала, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению, называется посадкой.

Различают три группы посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные (возможен зазор или натяг).

Зазор образуется в результате положительной разности между размерами диаметра отверстия и вала. Если эта разность отрицательна, то посадка будет с натягом.

Различают наибольшие и наименьшие зазоры и натяги. Наибольший зазор - это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала

Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.

Наибольший натяг-положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.

Наименьший натяг - положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.

Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга.

Системой допусков и посадок установлено, что в каждом сопряжении у одной из деталей (основной) какое-либо отклонение равно нулю. В зависимости от того, какая из сопрягаемых деталей принята за основную, различают посадки в системе отверстия и посадки в системе вала.

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и, натяги получают соединением различных валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.

Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу).

1.2. Расчет параметров посадки и калибров для сопряжения в системах отверстия и вала

1. Отклонения отверстия и вала по ГОСТ 25347-82:

ES = +25 мкм, es =-80 мкм

EI = 0; ei = -119 мкм

Рис.1. Схема расположения полей допусков посадки

2. Предельные размеры:

3. Допуски отверстия и вала:

4. Зазоры:

5. Средний зазор:

6. Допуск зазора (посадки)

7. Обозначение предельных отклонений размеров на конструкторских чертежах:

а) условное обозначение полей допусков

б) числовые значения предельных отклонений:

в) условное обозначение полей допусков и числовых значений предельных отклонений:

8. Обозначение размеров на рабочих чертежах:

9. Расчет калибров для проверки отверстия и вала.

Допуски и отклонения калибров по ГОСТ 24853-81:

а) для калибров-пробок

Z = 3,5 мкм, Y = 3 мкм, H = 4 мкм;

б) для калибров-скоб

Z 1 = 6 мкм, Y 1 = 5 мкм, H 1 = 7 мкм;

Рис. 2 Схема расположения полей допусков калибров

Калибры для проверки отверстия

Пробка ПР

Исполнительный размер пробки ПР:

Средневероятный износ
мкм;

Износ пробки рабочим допустим до размера:

Износ пробки цеховым контролером допустим до размера:

Пробка НЕ

Исполнительный размер пробки НЕ:

Калибры для проверки вала

Исполнительный размер скобы ПР:

Средневероятный износ
мкм;

Износ скобы рабочим допустим до размера:

Износ скобы цеховым контролером допустим до размера:

Исполнительный размер скобы НЕ

Глава 2. Допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 приведены в таблице №1:

Таблица №1

Ширины b – h9;

Высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – H21.

В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок состоит из:

Слова "Шпонка";

Обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

Размеров сечения b x h и длины шпонки l;

Обозначения стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.

Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

Ширины b – h9;

Высоты h (H2) - H21;

Диаметра D - H22.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (H2); обозначения стандарта.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

2.1.Допуски резьбы

Соединение винта и гайки в зависимости от точности их резьб. Все резьбы, принятые в машиностроении, за исключением трубных, имеют зазоры по вершинам и впадинам, и при правильном исполнении резьбового соединения винт и гайка соприкасаются только боковыми сторонами (рис. 167, а) Для полного соприкосновения боковых сторон профиля всех витков резьбы, участвующих в данном соединении, главное значение имеет точное выполнение (в некоторых пределах) размеров среднего диаметра резьбы винта и гайки, шага этой резьбы и угла ее профиля. Точность наружного и внутреннего диаметров винта и гайки имеет меньшее значение, поскольку соприкосновения поверхностей резьбы по этим диаметрам не происходит.

При слишком большом зазоре по среднему диаметру соприкосновение витков резьбы происходит лишь по одной стороне (рис. 167, б). При слишком малом зазоре по среднему диаметру для свинчивания резьбовых деталей, у одной из которых шаг резьбы неправилен, необходимо, чтобы витки одной из деталей врезались в витки другой. Например, если шаг винта получился больше должного или, как говорят, «растянутым», то для соединения такого винта с гайкой с правильной резьбой витки гайки должны врезаться в витки винта (рис. 167, в). Это, очевидно, невозможно, и свинчиваемость данных деталей может быть достигнута лишь уменьшением среднего диаметра винта (рис. 167, г) или увеличением среднего диаметра резьбовых деталей, у одной из которых шаг резьбы неправилен, необходимо, чтобы витки одной из деталей врезались в витки другой. Например, если шаг винта получился больше должного или, как говорят, «растянутым», то для соединения такого винта с гайкой с правильной резьбой витки гайки должны врезаться в витки винта (рис. 167, в). Это, очевидно, невозможно, и свинчиваемость данных деталей может быть достигнута лишь уменьшением среднего диаметра винта (рис. 167, г) и ли увеличением среднего диаметра гайки. При этом может случиться так, что только один крайний виток гайки будет касаться соответствующего витка винта и, не по всей боковой поверхности его.

Таким же способом можно обеспечить свинчиваемость резьбы деталей, если угол профиля одной из них или положение этого профиля неправильно. Например, если угол профиля винта меньше должного, что исключает возможность свинчиваемости винта с правильной гайкой (рис. 167, д), то при уменьшении среднего диаметра этого винта данные детали могут быть свинчены (рис. 167, е). В этом случае соприкосновение резьбы винта и гайки происходит только по верхним участкам боковой стороны профиля резьбы винта и по нижним участкам профиля резьбы гайки.

Путем уменьшения среднего диаметра винта с неправильным расположением профиля (рис. 167, ж) также можно получить свинчиваемость данного винта с гайкой, однако и в этом случае поверхность соприкосновения резьб винта и гайки может получиться недостаточной для качественного резьбового соединения (рис. 167, з).

Построение допусков резьб. Затруднения, связанные с проверкой нарезаемой резьбы, возникают главным образом при измерении ее шага и профиля. Действительно, если все три диаметра наружной резьбы могут быть проверены с достаточной в большинстве случаев практики точностью посредством микрометров, то для соответственной (по точности) проверки шага и угла профиля резьбы необходимы более сложные измерительные инструменты и даже приборы. Поэтому при изготовлении резьбовых деталей задаются допуски только на диаметры резьбы; допустимые ошибки в шаге и профиле учитываются в допуске на средний диаметр, потому что, как это было показано выше, ошибки в шаге и профиле всегда можно устранить изменением среднего диаметра одной из резьбовых деталей.

Допуск на средний диаметр устанавливается таким, чтобы при небольших ошибках в шаге или угле профиля винт и гайка свинчивались без ущерба для прочности резьбового соединения.

Допуски на наружный и внутренний диаметры винта и гайки назначаются такими, чтобы между вершиной профиля резьбы винта и соответствующей впадиной резьбы гайки получался зазор.

Числовые значения этих допусков приняты большими, превышающими примерно в два раза допуски на средний диаметр.

Допуски метрических и дюймовых резьб. Для метрических резьб с крупными и мелкими шагами для диаметров от 1 до 600 мм по ГОСТ 9253-59 установлены три класса точности: первый (кл. /), второй (кл. 2) и третий (кл. 3), а для резьб с мелкими шагами также класс 2а (кл. 2а). Эти обозначения указывались на выпущенных ранее чертежах. В новом ГОСТ 16093-70 классы точности заменены на квалитеты точности, которым присвоены обозначения: h, g , е и d для болтов и Н и G для гаек.

Для дюймовой, а также трубной резьб, установлено два класса точности - второй (кл. 2) и третий (кл. 3).

Допуски трапецеидальных резьб. Для трапецеидальных резьб установлены три класса точности, обозначаемые: кл. 1, кл. 2 , кл. 3, кл. ЗХ.

2.2. Допуск размера. Поле допуска

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями. Допуск обозначается IT (International Tolerance) или TD - допуск отверстия и Td - допуск вала.

Допуск размера всегда положительная величина. Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков.

Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Если нулевая линия расположена горизонтально, то в условном масштабе положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нее. Если нулевая линия расположена вертикально, то положительные отклонения откладываются справа от нулевой линии.

Поля допусков отверстий и валов могут занимать различное расположение относительно нулевой линии, что необходимо для образования различных посадок.

Различают начало и конец поля допуска. Началом поля допуска является граница, соответствующая наибольшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от исправимых негодных. Концом поля допуска является граница, соответствующая наименьшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от неисправимых негодных.

Для отверстий начало поля допуска определяется линией, соответствующей нижнему отклонению, конец поля допуска - линией, соответствующей верхнему отклонению. Для валов начало поля допуска определяется линией, соответствующей верхнему отклонению, конец поля допуска - линией, соответствующей нижнему отклонению.

2.3. Образование полей допусков и посадок

Поле допуска образуется сочетанием одного из основных отношений с допуском по одному из квалитетов, поэтому условное обозначение поля допуска состоит из условного обозначения основного отклонения (буквы) и номера квалитета.

Предпочтительные поля допусков обеспечиваются режущи инструментом и калибрами по нормальному ряду чисел, а рекомендуемые - только калибрами. Дополнительные поля допусков являются полями ограниченного применения и используются тог да, когда применение основных полей допусков не позволяет вы полнить требования, предъявляемые к изделию.

В ЕСДП предусмотрены все группы посадок: с зазором, натягом и переходные. Посадки не имеют названий, отражающих конструктивно-технологические или эксплуатационные свойства, а представляются только в условных обозначениях сочетаемых полей допусков отверстия и вала.

Посадки, как правило, применяют в системе отверстия (предпочтительно) или в системе вала.

Все посадки в системе отверстия для заданных номинальны размеров сопряжений и их квалитетов образуются полями допусков отверстий с неизменными основными отклонениями Ни раз личными основными отклонениями валов.

Для посадок с зазором в системе отверстия используют по допусков валов с основными отклонениями от а до h включительно.

Для переходных посадок в системе отверстия применяют no допусков валов с основными отклонениями к, т, п.

Для посадок с натягом в системе отверстия выбирают поля д пусков валов с основными отклонениями от р до zc.

Для посадок в системе вала для заданных номинальных размеров и квалитетов сопряжений используют поля допусков с неизменными основными отклонениями h вала и различными основными отклонениями отверстий.

Для посадок с зазором в системе вала выбирают поля допусков отверстий с основными отклонениями от А до Н включительно.

Для переходных посадок в системе вала используют поля до пусков отверстий с основными отклонениями Js, К, М, N.

Для диапазона от 1 до 500 мм в системе отверстия выделено 69 рекомендуемых посадок, из них 17 - предпочтительных, а в системе вала - 59 рекомендуемых посадок, в том числе 11 предпочтительных.

Глава 3. Системы допусков и посадок

С учетом опыта использования и требований национальных систем допусков ЕСДП состоит из двух равноправных систем допусков и посадок: системы отверстия и системы вала.

Выделение названных систем допусков и посадок вызвано различием в способах образования посадок.

Система отверстия - система допусков и посадок при которой предельные размеры отверстия для всех посадок для данного номинального размера dH сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров вала.

Система вала - система допусков и посадок, при которой предельные размеры вала для всех посадок для данного номинального размера сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров отверстия.

Система отверстия имеет более широкое применение по сравнению с системой вала, что связано с ее преимуществами технико-экономического характера на стадии отработки конструкции. Для обработки отверстий с разными размерами необходима иметь и разные комплекты режущих инструментов (сверла, зенкера, развертки, протяжки и т. п.), а валы независимо от их размера обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. Таким образом, система отверстия требует существенно меньших расходов производства как в процессе экспериментальной обработки сопряжения, так и в условиях массового или крупносерийного производства.

Система вала является предпочтительной по сравнению с системой отверстия, когда валы не требуют дополнительной разметочной обработки, а могут пойти в сборку после так называемых заготовительных технологических процессов.

Система вала применяется также в случаях, когда система отверстия не позволяет осуществлять требуемые соединения при данных конструктивных решениях.

При выборе системы посадок необходимо учитывать допуски на стандартные детали и составные части изделий: в шариковых и роликовых подшипниках посадки внутреннего кольца на вал осуществляются в системе отверстия, а посадки наружного кольца в корпус изделия - в системе вала.

Деталь, размеры которой для всех посадок при неизменных номинальном размере и квалитете не меняются, принято называть основной деталью.

В соответствии со схемой образования посадок в системе отверстия основной деталью является отверстие, а в системе вала - вал.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Таким образом, в системе отверстия неосновными деталями будут валы, в системе вала - отверстия.

Расположение полей допусков основных деталей должно быть постоянным и не зависеть от расположения полей допусков неосновных деталей. В зависимости от расположения поля допуска основной детали относительно номинального размера сопряжения различают предельно асимметричные и симметричные системы допусков.

ЕСДП - предельно асимметричная система допусков, при этом Допуск задается "в тело" детали, т.е. в плюс - в сторону увеличения размера от номинального для основного отверстия и в минус - в сторону уменьшения размера от номинального для основного вала.

Предельно асимметричные системы допусков и посадок имеют некоторые экономические преимущества перед симметричными системами, что связано с обеспечением основных деталей предельными калибрами.

Следует также отметить применение в ряде случаев несистемных посадок, т. е. отверстие выполняется в системе вала, а вал - в системе отверстия. В частности, несистемная посадка используется для боковых сторон прямобочного шлицевого соединения.

3.1.Схемы расположения полей допусков стандартных сопряжений

1 Гладкое цилиндрическое соединение

Для комбинированной посадки определим вероятность образования посадок с натягом и посадок с зазором. Расчет выполним в следующей последовательности.

Рассчитаем среднее квадратическое отклонение зазора (натяга), мкм

определим предел интегрирования

табличное значение функции Ф(z)= 0,32894

Вероятность натяга в относительных единицах

P N " = 0,5 + Ф(z) = 0,5 + 0,32894 = 0,82894

Вероятность натяга в процентах

P N = P N " x 100% = 0,82894*100%= 82,894%

Вероятность зазора в относительных единицах

P З " = 1 – P N = 1 - 0,82894 = 0,17106

Вероятность зазора в процентах

P З = P З " x 100% = 0,17103*100% = 17,103%

Список использованной литературы

1. Коротков В. П., Тайц Б. А. «Основы метрологии и теории точности измерительных устройств». М.: Изд-во стандартов, 1978. 351 с.

2. А. И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н. М. Федотов. «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»: – 6-е изд., перераб. и дополн. – М.: Машиностроение, 1986. – 352 с., ил.

3. В. В. Бойцова «Основы стандартизации в машиностроении». М.: Изд-во стандартов. 1983. 263 с.

4. Козловский Н.С., Виноградов А.Н. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения. М., «Машиностроение», 1979

5. Допуски и посадки. Справочник. Под ред. В.Д. Мягков. Т.1 и 2.Л., «Машиностроение», 1978

Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины)
Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Система отверстия

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)

Система вала

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)

В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала

Термины и определения по ГОСТ 25346

Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения

Действительный размер — размер элемента, установленный измерением

Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер

Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами

Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES — верхнее отклонение отверстия; es — верхнее отклонение вала

Нижнее отклонение EI, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI — нижнее отклонение отверстия; ei — нижнее отклонение вала

Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии

Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз

Допуск Т — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака

Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии

Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров

Единица допуска i, I — множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i — единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I — единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм

Вал — термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Отверстие — термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю

Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия

Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки

Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение

Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала

Натяг — разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала

Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала

Посадка с натягом — посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала

Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично

Посадки в системе отверстия

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия

Посадки в системе вала

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала

Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С

Таким образом, бывают посадки с зазором, при которых размер отверстия больше размера вала, бывают посадки с натягом, при которых размер вала больше размера отверстия. Кроме того, бывают переходные посадки, при которых поля допусков отверстия и вала находятся примерно на одном уровне . В этом случае о деталях, изготовленных по переходной посадке, нельзя заранее сказать, что будет в соединении зазор или натяг. Это зависит от действительных размеров собираемых деталей. Переходные посадки применяют, например, для центрирования вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора. По таким посадкам соединяют валы с полумуфтами, которые обеспечивают центрирование валов.

Введём новое понятие – основное отклонение . Это одно из двух отклонений : либо верхнее, либо нижнее, которое ближе к нулевой линии и которое определяет положение поля допуска . На рисунке 7.2 у поля допуска отверстия основным будет нижнее отклонение EI, потому что оно ближе к нулевой линии. Это отклонение положительное, верхнее отклонение тоже будет положительным, т.к. оно выше нижнего отклонения. Следовательно, поле допуска отверстия будет выше нулевой линии, и размеры отверстия будут больше номинального размера. У поля допуска вала основным будет верхнее отклонение es. Оно ближе к нулевой линии, имеет отрицательное значение. Поэтому нижнее отклонение вала тоже будет отрицательным, и размеры вала будут меньше номинального размера.

Стандарт предусматривает две системы посадок: посадки в системе отверстия и посадки в системе вала . Эти системы базируются на таких понятиях как основное отверстие и основной вал . Основное отверстие обозначается буквой H, а основной вал – h. Признак основного отверстия – нижнее отклонение равно нулю, т.е. EI H = 0. У основного вала верхнее отклонение равно нулю, т.е. es h = 0. Следовательно, минимальный размер основного отверстия имаксимальный размер основного вала равны номинальному размеру.

Посадки в системе отверстия образуются сочетанием полей допусков валов с полем допуска основного отверстия. Посадки в системе вала образуются сочетанием полей допусков отверстий с полем допуска основного вала. Для построения поля допуска нужно знать основное отклонение (база) и допуск (т.е. квалитет – степень точности). Например, на рисунке 7.2 основным отклонением отверстия является нижнее отклонение EI = 0,1 мм. Линия, соответствующая нижнему отклонению, – это нижняя граница поля допуска. Верхняя граница отстоит от нижней на величину допуска T D = 0.1 мм. Так как верхняя граница не может быть ниже нижней, то для определения верхнего отклонения ES отверстия нужно суммировать: ES = EI + Т D = 0,1 +0,1 = 0,2 мм. Для вала основным является верхнее отклонение es = – 0.05 мм. Оно отрицательное, значит и нижнее отклонение тоже должно быть отрицательным. Для определения нижнего отклонения следует вычитать значение допуска: ei = es – T d = –0.05 –0.1 = – 0.15 мм. Таким образом, основное отклонение определяет положение поля допуска. Поэтому оно является основным. Можно напомнить, что положение поля допуска относительно нулевой линии (т.е. номинального размера) определяет предельные размеры детали.

Рисунок 7.3 содержит схемы расположения и обозначения стандартных основных отклонений отверстия (верхняя часть диаграммы) и вала (нижняя часть диаграммы).

Рис. 7.3. Схемы расположения и обозначения основных отклонений

отверстия и вала

Основные отклонения обозначены буквами латинского алфавита от A до ZC. Для отверстий это прописные буквы, для валов – строчные. Рассмотрим верхнюю часть диаграммы. От A до H основными отклонениями являются нижние отклонения, которые больше нуля (EI > 0), только для основного отверстия H оно равно нулю: EI H = 0. Следовательно, отверстия с этими отклонениями больше номинального размера и образуют с основным валом (es h = 0) посадки с зазором. Причём зазоры уменьшаются в указанной последовательности.

Основное отклонение JS принадлежит симметричному полю допуска, оно равно ± IT/2 (IT – стандартный допуск), т.е. верхнее отклонение ES = + IT/2, нижнее отклонение EI = – IT/2. Это отклонение является границей между отклонениями, образующими с основным валом посадки с зазором, и отклонениями, образующими переходные посадки (от JS до N) и посадки с натягом (от P до ZC).

Основные отклонения от K до ZC – это верхние основные отклонения ES. Для переходных посадок поля допусков расположены примерно на одном уровне с полем допуска основного вала. Для посадок с натягом поля допусков отверстий лежат ниже поля допуска основного вала. Значит размеры отверстий меньше размера основного вала, что приводит к натягу в соединении.

Нижняя диаграмма на рисунке 9 относится к основным отклонениям валов, которые образуют станлартные посадки валов от a до zc с основным отверстием H. Эта диаграмма является зеркальным отражением верхней диаграммы. Основные отклонения от a до h служат для образования посадок с зазором, отклонения от js до n – для переходных посадок, отклонения от p до zc – для посадок с натягом.

В таблице 7.1 содержатся числовые значения стандартных допусков. Эти допуски зависят от номинальных размеров валов и отверстий, а также от квалитетов. Квалитет (степень точности) – совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров. В стандарте 20 квалитетов. Самые точные квалитеты от 01 до 5 предназначены преимущественно для калибров, т.е. для измерительных инструментов, предназначенных для контроля качества. 6-й квалитет соответствует самой высокой степени точности на машиностроительных предприятиях. Далее с увеличение номера квалитета степени точности уменьшаются.

Допуски по квалитетам обозначаются сочетанием прописных букв IT с порядковым номером квалитета, например, IT01, IT6, IT14.

Таблица 7.1

Поле допуска обозначается сочетанием буквы основного отклонения и порядкового номера квалитета, например, g6, h7, js8, H7, K6, H11. Обозначение поля допуска указывается после номинального размера, например, 40g6, 40H7, 40H11. Такое обозначение применяют конструкторы для поверхностей деталей на чертежах.

Посадка обозначается дробью, в числителе которой указывается обозначение поля допуска отверстия, а в знаменателе – поле допуска вала , например, H7/g6. Обозначение посадки указывается после номинального размера посадки, например, 40H7/g6. Это означает, что рассматриваемая посадка выполняется в системе отверстия, т.к. в числителе поле допуска основного отверстия в данном случае 7-го квалитета. В знаменателе поле допуска с основным отклонением g более точного 6-го квалитета. Такое основное отклонение применяется для посадок с гарантированным зазором. Указанное обозначение посадки конструкторы применяют на сборочных чертежах для соединяемых поверхностей деталей.

Подведя итог, отметим, что основное отклонение и допуск определяют положение поля допуска, а, следовательно, предельные размеры отверстия и вала. Государственный стандарт ГОСТ 25346-89 содержит стандартные значения основных отклонений, которые находятся в соответствующих таблицах стандарта. Это же относится к значениям стандартных допусков. Применение этих норм обязательно для всех. Только лишь в технически обоснованных случаях допустимо применение нестандартных значений допусков и посадок.

Основные понятия. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности. Наибо­лее распространены в машиностроении соединения деталей с гладкими ци­линдрическими (I) и плоскими параллельными (II) поверхностями. У ци­линдрических соединений поверхность отверстия охватывает поверхность вала. Охватывающая поверхность называется отверстием , охватыва­емая - валом . Названия «отверстие» и «вал» условно применяются и к другим нецилиндрическим охватывающим и охватываемым поверхностям (рис. 115).

Рис. 115

На рабочих чертежах в первую очередь проставляют размеры, которыми оценивают количественно геометрические параметры деталей.

Размер - это числовое значение линейной величины (диаметра, дли­ны, высоты и т. п.). Размеры подразделяются на номинальные, действи­тельные и предельные.

Номинальным размером (рис. 116) называется основной раз­мер детали, рассчитанный с учетом ее назначения и требуемой точности. Номинальный размер соединений - общий (одинаковый) раз­мер для отверстия и вала, составляющих соединение. Номинальные размеры деталей и соединений выбирают не произвольно, а по ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». В производстве номинальные размеры не могут быть выдержаны: действительные размеры всегда в большую или меньшую сторо­ну отличаются от номинальных. Поэтому, помимо номинальных (расчетных), различают также действительные и предельные размеры на деталях.

Рис. 116

Действительный размер - размер, полученный в результате измерения готовой детали с допустимой степенью погрешности. Допусти­мую неточность изготовления деталей и требуемый характер их соединения устанавливают посредством предельных размеров.

Предельными размерами называются два граничных значе­ния, между которыми должен находиться действительный размер. Боль­шее из этих значений называется наибольшим предельным размером, меньшее - наименьшим предельным размером (рис. 117,I). Таким образом для обеспечения взаимозаменяемости на чертежах необходимо вместо но­минального указывать предельные размеры. Но это сильно усложнило бы чертежи. Поэтому предельные размеры принято выражать посредством от­клонений от номинального.

Рис. 117

Предельное отклонение - это алгебраическая разность меж­ду предельными и номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения. Верхнее отклонение - это алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным разме­ром. В соответствии с ГОСТ 25346-89 верхнее отклонение отверстия обозна­чается ES, вала - es. Нижнее отклонение - алгебраическая раз­ность между наименьшим предельным размером и номинальным размером. Нижнее отклонение отверстия обозначается ЕI, вала - ei.

Номинальный размер служит началом отсчета отклонений. Отклоне­ния могут быть положительными, отрицательными и равными нулю (см. рис. 117, II). В таблицах стандартов отклонения указывают в мик­рометрах (мкм). На чертежах отклонения принято указывать в милли­метрах (мм).

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Деталь считают год­ной, если действительное отклонение проверяемого размера находится между верхним и нижним отклонениями.

Допуск, поле допуска, квалитеты точности . Допуск Т * - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолют­ная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклоне­ниями.

Стандарт ГОСТ 25346-89 устанавливает понятие «допуск систе­мы», - это стандартный допуск, установленный системой допусков и по­садок. Допуски системы ЕСДП** обозначаются: IТ01, IТО; IТ1 ... IТ17, Бук­вы IТ обозначают «допуск ИСО» *** . Так, IТ7 обозначает допуск по 7-му квалитету ИСО.

Величина допуска не совсем полно характеризует точность обработки. Например, у вала? 8 _0.03 мм и вала?64_0.03 мм величина допуска оди­наковая и равна 0,03. Но обработать вал?64_0.03 мм значительно труднее, чем вал?8_0.03 мм.

В качестве единицы точности, с помощью которой можно выразить за­висимость точности от диаметра d, установлена единица допуска i (I). Чем больше единиц допуска содержится в допуске системы, тем больше допуск и, следовательно, меньше точность, и наоборот. Число единиц до­пуска, содержащихся в допуске системы, определяется квалитетом точ­ности.

Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяю­щихся в зависимости от номинального размера. Квалитеты охватывают до­пуски сопрягаемых и несопрягаемых деталей. Для нормирования различных уровней точности размеров от 1 мм до 500 мм в системе ЕСДП установ­лено 19 квалитетов: 01; 0; 1; 2 ... 17.

В настоящее время допуски измерительных инструментов и устройств - IТ01 - IТ7, допуски размеров в посадках - IТ3 ... IT13, допуски неответ­ственных размеров и размеров в грубых соединениях - IТ14 ... IТ17. Для каждого квалитета на основе единицы допуска и числа единиц допуска за­кономерно построены ряды полей допусков.

Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклоне­ниями. Определяется оно величиной допуска и его положением относитель­но номинального размера. При графическом изображении (рис. 118) поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Рис. 118

Все поля допусков для отверстий и валов обозначаются буквами латинско­го алфавита: для отверстий (I) - прописными (А, В, С, В и т. д.) и для валов (II) - строчными (а, b, с, d и т. д.). Ряд полей допусков обозначаются двумя буквами, а буквы О,W, Q и L не используются.

Разберем теперь сущность некоторых понятий. Допустим, что для какой- нибудь детали задан основной расчетный размер 25 мм. Это номинальный размер. В результате неточностей обработки действительный размер детали может оказаться больше или меньше номинального. Однако действитель­ный размер должен колебаться только в известных пределах. Пусть, напри­мер, наибольший предельный размер равен 25,028 мм, а наименьший пре­дельный размер -24,728 мм. Значит, допуск размера, характеризующий требуемую точность обработки детали, равен 25,028-24,728=0,300 мм.

Как уже указывалось, на чертежах обозначают не предельные размеры, а номинальный размер и допускаемые отклонения - верхнее и нижнее. Для рассматриваемой детали верхнее предельное отклонение будет равно: 25,028-25=0,028 мм; нижнее предельное отклонение: 24,728-25=0,272 мм. Размер детали, проставляемый на чертеже, - Верхнее предельное отклонение размера пишется над нижним. Значения отклонении запи­сываются более мелким шрифтом, чем номинальный размер. Знаки «плюс» и «минус» показывают, какое действие нужно произвести, чтобы подсчи­тать наибольший и наименьший предельные размеры.

Если нижнее и верхнее предельные отклонения равны, то их записывают так: .

В этом случае размер шрифта у номинального размера и у равных абсолютных величин отклонений одинаковый. Если одно из от­клонений равно нулю, то его совсем не указывают. В этом случае плюсовое отклонение наносят на место верхнего, а минусовое - на место нижнего предельного отклонения.

* Начальная буква французского слова Tolerance - допуск.

**Единая система допусков и посадок (ЕСДП).

***Международная организация по стандартизации (ИСО), рекомендации которой легли в основу ЕСДП.

2. Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества

При сборке соединяемые детали соприкасаются между собой отдельными поверхностями, которые называются сопрягаемыми. Размеры этих поверхностей называются сопрягаемыми размерами (например, диаметр отверстия втулки и диаметр вала, на который посажена втулка). Различают охватывающую и охватываемую поверхности и соответственно охватывающий и охватываемый размеры. Охватывающую поверхность принято называть отверстием, а охватываемую - валом.

Сопряжение имеет один номинальный размер для отверстия и вала, а предельные, как правило, различные.

Если действительные (измеренные) размеры изготовленного изделия не выходят за рамки наибольшего и наименьшего предельных размеров, то изделие удовлетворяет требованиям чертежа и выполнено правильно.

Конструкции технических устройств и других изделий требуют различных контактов сопрягаемых деталей. Одни детали должны быть подвижными относительно других, а другие - образовывать неподвижные соединения.

Характер соединения деталей, определяемый разностью между диаметрами отверстия и вала, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению, называется посадкой.

Различают три группы посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные (возможен зазор или натяг).

Зазор образуется в результате положительной разности между размерами диаметра отверстия и вала. Если эта разность отрицательна, то посадка будет с натягом.

Различают наибольшие и наименьшие зазоры и натяги. Наибольший зазор - это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала

Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.

Наибольший натяг-положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.

Наименьший натяг - положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.

Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга.

Системой допусков и посадок установлено, что в каждом сопряжении у одной из деталей (основной) какое-либо отклонение равно нулю. В зависимости от того, какая из сопрягаемых деталей принята за основную, различают посадки в системе отверстия и посадки в системе вала.

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и, натяги получают соединением различных валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.

Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу).

3. Допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке

Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.

Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.

Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.

Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 приведены в таблице №1:

Таблица №1

Ширины b – h9;

Высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – h11.

В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.

Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:

Т = 0,6 Т шп

Т = 4,0 Т шп,

где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.

Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).

Условное обозначение призматических шпонок состоит из:

Слова "Шпонка";

Обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);

Размеров сечения b x h и длины шпонки l;

Обозначения стандарта.

Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм

Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.

Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.

Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

Ширины b – h9;

Высоты h (h1) - h11;

Диаметра D - h12.

Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (h1); обозначения стандарта.

Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.

Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.

Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.

Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.