Взаимозаменяемость соединений

Содержание

1. Взаимозаменяемость резьбовых соединений
1. Назначение
2. Классификация
3. Основные отклонения метрических резьб
4. Допуски и посадки
2. Взаимозаменяемость шпоночных соединений
1. Назначение
2. Виды шпонок
3. Материалы
4. Достоинства и недостатки
5. Допуски и посадки
3. Взаимозаменяемость шлицевых соединений
1. Характеристика
2. Достоинства и недостатки
3. Допуск и посадки
4. Взаимозаменяемость зубчатых соединений
1. Назначение
2. Виды
3. Достоинства и недостатки
4. Допуски и посадки
5. Технические параметры (шаг, d. d1,d2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Взаимозаменяемость резьбовых соединений
1. Назначение

Резьбовые соединения широко применяются, в большинстве случаев, в отраслях народного хозяйства. Современные машины, приборы, узлы, агрегаты имеют около 60% резьбовых соединений.

Резьба предназначена:

• Для соединения деталей друг с другом в разборных единицах
• Для регулировки (настройки) отдельных узлов приборов и т.д.
• Для передачи крутящего момента

 

2. Классификация

По профилю  винтовой поверхности (т.е. резьба имеет  определенный контур осевого сечения):

1. Треугольные
2. Трапецеидальные
3. Пилообразные
4. Круглые
5. Прямоугольные

По форме поверхности на которой нарезана резьба:

1. Цилиндрические или конические
2. Наружные или внутренние

По направлению  винтового движения резьбового контура:

1. Правое
2. Левое

По числу заходов:

1. Однозаходные
2. Многозаходные

По эксплуатационному  назначению:

1. Резьбы общего применения
2. Резьбы специального применения

По принятой единице  измерения линейных размеров:

1. Метрические
2. Дюймовые

 

 

3. Основные отклонения метрических резьб

Номинальные размеры рассматриваемых  параметров имеют общие размеры как для наружной так и для внутренней резьбы.

Профиль резьбы – это контур сечения резьбы  в осевой плоскости.

Угол профиля  α – это угол между боковыми  сторонами профиля (у симметричных резьб каждая сторона профиля имеет угол наклона равный  α/2, у несимметричных резьб стороны с перпендикуляром к оси составляют углы β и γ – углы наклона сторон профиля).

Высота профиля  – различают высоту исходного профиля Н - образованного при продолжении боковых сторон до их пересечения. Высота профиля Н₁ - расстояние между вершиной и впадиной профиля, измеренная перпендикулярно к оси резьбы.

Шаг резьбы - Р – это расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении параллельном оси резьбы.

Наружный диаметр  резьбы d(D) – это диаметр воображаемого цилиндра описанного касательно к вершинам наружной резьбы или впадинам внутренней резьбы. Этот диаметр для большинства резьб принимается за номинальный диаметр.

Внутренний диаметр  резьбы d₁(D₁) – это диаметр воображаемого цилиндра, вписанного касательно к впадинам наружной резьбы или вершинам внутренней резьбы.

Средний диаметр  резьбы d₂(D₂) – это диаметр воображаемого цилиндра соосного с резьбой, образующая которой пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы, а ширина выступа равна ширине впадины.

Число заходов, однозаходные резьбы – одна винтовая поверхность, многозаходные резьбы – 2, 3 и более винтовых поверхностей.

Они отличаются большим углом  подъема резьбы. Имеют меньший  коэффициент трения и потому применяются  для передачи движения. У резьб за один оборот винта гайка переместится на величину хода резьбы.

Ход резьбы t – расстояние между ближайшими одноименными сторонами профиля, принадлежащих одной и той же винтовой поверхности.

Для однозаходной t=P, для многозаходной t=P*n где,

n – число заходов, P – шаг.

Угол подъема  резьбы φ – это угол между касательной к винтовой линии, проведенной в точке, лежащей на среднем диаметре резьбы и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы.

 

От угла подъема резьбы зависит ее самоторможение.

Резьба является самотормозящей тогда, когда угол φ меньше приведенного угла трения.

При вибрационных нагрузках  для предохранения резьбовых  деталей от самоотвинчивания применяют специальные стопорные устройства.

Длина свинчивания l (высота гайки) – длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.

4. Допуски и посадки

В зависимости  от характера сопряжения по боковым  сторонам профиля (по среднему диаметру) различают:

1. Резьбы со скользящей посадкой
2. С зазором
3. С натягом
4. С переходной посадкой

Нижнее отклонение внутреннего  диаметра резьбы болта не устанавливают, косвенно оно ограничивается формой впадины болта.

Верхнее отклонение наружного  диаметра резьбы гайки также не устанавливают.

По СТ-СЭВ 140-77 для получения  различных посадок резьб, предусмотрены поля допуска: h, g, f, e, d – для болтов, H, E, F, G – для гаек.

Положение полей допусков по отношению к номинальному профилю  резьбы определяется верхним отклонением  для болта и нижним для гайки, которые названы основными отклонениями. Эти отклонения, для данного шага, не зависят от диаметра резьбы.

Допускаются любые сочетания  полей допусков резьбы, болта и  гайки.

Поля допусков резьб

Класс точности	Поля допусков резьб
	болтов	гаек
точный	4h,4g	4H,5H;5H
средний	6h,6g,6f,6e,6d	6H,6G
грубый	8h,8g	7H,7G

 

Стандартом установлены  следующие степени точности, на которые  даны ряды допусков:

диаметры болта:     степени точности

наружный – d     4;6;8.

средний – d₂     3;5;6;7;8;9;10.

 

диаметры гайки:     

внутренний – D₁    4;5;6;7;8.

средний – D₂     4;5;6;7;8;9.

Рекомендуется: для болтов использовать резьбы с гарантированным  занижением размеров (6g,8g).

Резьбовые соединения с большими гарантированными зазорами применяют:

1. При работе резьбовых деталей в условиях высоких температур
2. Для быстрой и легкой свинчиваемости, даже в условиях большого загрязнения
3. Для повышения циклической прочности резьбовых соединений
4. При нанесении на резьбу антикоррозионных покрытий

В соответствии со сложившейся  практикой, во многих странах, поля допусков сгруппированы в 3-х классах точности: точном, среднем и грубом.

Понятие класса точности условное. На чертеже указывают не классы, а поля допусков.

Класс точности используют для сравнительной оценки точности резьбы.

Обозначение допусков резьбы

Поле допуска диаметра резьбы образуется сочетанием основного  отклонения и допуска, определяемого  степенью точности.

Обозначение этого поля состоит  из цифр, показывающих степень точности и букв, обозначающих основное отклонение (6h,6g и 6H).

7h,6h – означают на первом месте полей допуска на средний диаметр, на втором на наружный, для болта.

5H6H – означает, 5H – на средний диаметр, 6H – на внутренний диаметр для гаек.

Обозначение поля допуска  резьбы ставят после указания ее размера:

Болт – M12-6g или M12x1-6g;

Гайка – M12-6H или M12x1-6H;

Резьбовое соединение –  или

2. Взаимозаменяемость шпоночных соединений
1. Назначение

Шпонки применяются для  соединения деталей вал и ступица  зубчатого колеса, вал и втулка, вал и шкиф.

 

2. Виды шпонок

По характеру  работы различают:

1. Ненапряженные (призматические и сегментные)
2. Напряженные (клиновые и тангенциальные)
3. Неподвижные
4. Подвижные

Призматические:

1. обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами
2. направляющие, с креплением на валу, применяемые при необходимости перемещения ступицы вдоль вала
3. скользящие, перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей, с которой соединены посредством цилиндрического выступа
3. Материалы

Стандартные шпонки изготовляют  из специального сортамента среднеуглеродистой чистотянутой стали с Н/мм2 чаще всего из сталей 45, Ст6. Для изготовления специальных шпонок применяют легированные стали.

4. Достоинства и недостатки

Достоинства:

• простота конструкции
• легкость монтажа и демонтажа
• невысокая стоимость

Недостатки:

• шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали (из-за этого приходится увеличивать толщину ступицы и диаметр вала)
• шпоночные соединения не обеспечивают центрирование соединенных деталей
• шпоночное соединение трудоемко в изготовлении: при изготовлении паза концевой фрезой требуется ручная пригонка шпонки по пазу; при изготовлении паза дисковой фрезой крепление шпонки в пазу винтами (от возможных осевых смещений)
• трудность обеспечения их взаимозаменяемости (необходимость руч­ной подгонки шпонок), что ограничивает их применение в крупносерий­ном и массовом производстве

 

5. Допуски и посадки

Для выполнения эксплуатационных требований, предъявляемых к шпоночному соединению, шпонки должны надежно  крепиться в пазу вала, а паз  должен располагаться симметрично, относительно осевой плоскости вала. Для этого, шпонка соединяется с  пазом вала с натягом, в паз втулки она входит с зазором, чем компенсируются возможные погрешности расположения паза, вала.

3. Взаимозаменяемость шлицевых соединений
1. Характеристика

Шлицевые соединения образуются путем соединения выступов на валу шлицев или зубьев с соответствующими пазами ступицы соединяемой детали.

Шлицевые соединения могут  быть подвижными и неподвижными.

По форме шлицев различают шлицевые соединения:

1. Прямобочные
2. Эвольвентные
3. Трапецеидальные
4. Треугольные

Основными размерами  шлицевого соединения являются:

1. Наружный диаметр D
2. Внутренний диаметр d
3. Ширина шлица  b

Число зубьев у шлицев всегда четное. Для передачи различных нагрузок предусматривается изготовление трех серий шлицевых соединений, различающихся  по размерам зубьев:

1. Легкой (z=6,8,10)
2. Средей (z=6,8,10)
3. Тяжелой (z=10,16,20)

Основным эксплуатационным требованием, предъявляемым к шлицевым соединениям , является обеспечение точного центрирования вала относительно втулки.

Поскольку, изготовить детали соединения так, чтобы они одновременно касались по наружным и внутренним диаметрам и ширине шлицев ,трудно, то для центрирования выбирают какой-либо один элемент. Его выполняют с высокой точностью

Существует 3 способа центрирования:

1. По наружному диаметру
2. По внутреннему диаметру
3. По боковым сторонам шлица

Центрирование по наружному  диаметру применяется в том случае, когда охватывающая деталь термически не обрабатывается. В этом случае, вал  по наружному диаметру шлифуется, а  пазы во втулках протягиваются. При  этом способе центрирования по внутреннему  диаметру имеется зазор.

Центрирование по внутреннему  диаметру применяется для соединений, подвергающихся термической обработке. Требуемая точность соединения обеспечивается шлифовкой внутреннего диаметра у втулки, впадин и боковых сторон шлицев у вала. В данном случае по наружному диаметру соединение будет иметь зазор.

При большом числе шлицев, для тяжело-нагруженных соединений применяют центрирование по боковым  сторонам шлицев. При этом способе  центрирования, применяемое сравнительно редко по наружному и внутреннему диаметрам в соединении предусматривается зазор.

2. Достоинства и недостатки

Достоинства:

• Шлицевые соединения обеспечивают хорошее центрирование детали на вылу
• Возможность передавать большие мощности
• Шлицы не ослабляют, а усиливают вал

Недостатки:

• высокая трудоемкость
• стоимость изготовления

 

3. Допуски и посадки

В процессе изготовления деталей  шлицевого соединения, могут возникнуть погрешности размера d, D, b, погрешности расположения элементов в профиле шлицев и шлицев по окружности, эксцентричность поверхности центрирования по отношению к шлицам. Чтобы обеспечить взаимозаменяемость детали, эти погрешности должны быть ограничены соответствующим допуском.

В отличие от допусков на гладкие, цилиндрические поверхности  детали, допуск d, D и ширину впадин и толщину шлицев b задаются тремя предельными отклонениями: верхний, нижний, суммарный.

Часть допуска, ограниченная верхним и нижним отклонениями дается на неточность изготовлений данного  размера (d,D,b).

Предельное суммарное  отклонение увеличивает этот допуск для компенсации возникающих  при обработке погрешностей расположения.

После допуска, для компенсации  погрешности расположения, ограниченная предельным, суммарным отклонением, заштриховано поле допуска на неточность изготовления без штриховки.

 

 

 

Посадки детали шлицевого  соединения, выполненного по системе  отверстия:

Для d и D:   Для b:   Переходная посадка

1.    1)     1)
2.       2)     2)

 

4. Взаимозаменяемость зубчатых соединений
1. Назначение

• передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.

• преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот.

При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью  зубьев. Зубчатое колесо передачи с  меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. Пара зубчатых колёс  имеющих одинаковое число зубьев — в этом случае ведущее зубчатое колесо называется шестернёй, а ведомое — колесом.

2. Виды

По служебному назначению зубчатые передачи условно  делят на:

1. кинематические (отсчетные);
2. скоростные;
3. тихоходные силовые;
4. общего назначения

К кинематическим передачам относятся зубчатые передачи измерительных инструментов, делительных механизмов металлорежущих станков, планетарные зубчатые передачи и т.д. Кроме этих передач имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Основным эксплуатационным требованием к таким передачам является повышенная кинематическая точность, т.е. согласованность углов поворота ведущего и ведомого колес передачи.

К реверсивным кинематическим передачам предъявляются требования минимального гарантированного бокового зазора.

Скоростные зубчатые передачи работают при скоростях свыше 5 м/с. К ним относятся з.п. редукторов паровых и газовых турбин, пробок скоростей, первых ступеней редукторов общего назначения. Скоростные передачи не требуют высокую кинематическую точность.

К ним предъявляются повышенные требования к плавности работы с  тем, чтобы уменьшить шум и  вибрации передач.

Для уменьшения габаритов  передач предъявляются повышенные требования к контакту зубьев передачи.

Скоростные передачи работают при повышенных боковых зазорах, которые компенсируют нагрев передачи и исключают гидравлические удары.

 

К силовым передачам относятся з.п. шестерных клетей прокатных станов, подъемно – транспортных механизмов, редукторов привода проходческих машин и т.п. Колеса имеют большой модуль. Основное точностное требование к ним – обеспечение более полного использования боковых поверхностей зубьев, т.е. получение наибольшего пятна контакта зубьев.

К передачам общего назначения не предъявляется повышенные требования по точности.

3. Достоинства и недостатки

Достоинства:

• значительно меньшие габариты, чем у др. передач
• высокий кпд (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1—2%, в особо благоприятных условиях 0,5%)
• большая долговечность и надёжность
• отсутствие проскальзывания; малые нагрузки на валы

Недостатки:

• шум при работе
• необходимость точного изготовления

 

4. Допуски и посадки

Для отсчетных передач основным точностным требованием является кинематическая точность; для высокоскоростных — плавность работы; для тяжелонагруженных тихоходных — полнота контактных зубьев; для реверсивных (особенно отсчетных) - ограничение величины и колебания бокового зазора.

С учетом условий эксплуатации в стандартах на допуски для зубчатых передач установлены нормы точности: кинематической, плавности работы и  контакта зубьев.

По точности изготовления все зубчатые колеса и передачи разделены  на 12 степеней (от 1-й наиболее точной до 12-й наиболее грубой). Для некоторых  степеней числовые значения допусков и отклонений пока не предусмотрены. Эти степени точности оставлены  для будущего развития.

Независимо от норм и степеней точности в стандартах предусмотрены необходимые  виды сопряжений зубьев, отличающихся наименьшими боковыми зазорами, и  виды допусков на боковой зазор.

5. Технические параметры

• шаг

• модуль
• число зубьев
• делительный диаметр
• ширина зубчатого венца
• угол профиля зуба
• угол наклона линии зуба
• коэффициент смещения исходного контура
• межосевое расстояние;
• гарантированный боковой зазор передачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники

 

1. Лекции по взаимозаменяемости. Хадыков М.Т.
2. Стандартизация, сертификация и метрология. Чижикова Т.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Министерство  образования и науки рф

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный университет технологии и управления»

(ГОУ ВПО «ВСГУТУ»)

Институт пищевой инженерии  и биотехнологии

 

Кафедра «Метрология, стандартизация и сертификация»

 

 

Допущен к защите:

Руководитель работы

_________ Хадыков М.Т.   

«_____»____________ 2011 г.

 

Реферат

 

по дисциплине «Взаимозаменяемость»

Тема:

«Взаимозаменяемость соединений»

 

Выполнил: ст.гр. 2119

 Зорина Д.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Улан-Удэ 

2011