Нормирование показателей качества деталей машин

      Стандартизированы шпоночные соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками. Чаще всего применяется группа ненапряженных  призматических и сегментных шпоночных соединений. Использование призматических шпонок дает возможность более точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные (в случае обыкновенных призматических шпонок), так и скользящие соединения (при использовании направляющих шпонок с креплением на валу). Сегментные шпонки позволяют получать только неподвижные соединения.

      Соединения  с клиновыми и тангенциальными  шпонками встречаются значительно  реже.  Например, клиновые шпонки недопустимы при высоких требованиях к соосности соединяемых деталей, так как смещают их геометрические оси на размер посадочного зазора. Эти соединения используются в тех случаях, когда подобные смещения осей не имеют существенного значения (шкивы, маховики и т.п.).

      Шпонки  обычно сопрягаются по ширине с валом по неподвижной посадке, а с втулками – по одной из подвижных посадок. Натяг необходим для того, чтобы шпонка не перемещалась при эксплуатации, а зазор – для компенсации неизбежных неточностей пазов и их перекоса. 

 

       5.2 Исходные данные для расчетов 

Диаметр вала      d = 7 мм

Вид соединения      плотный

Условия работы      точное центрирование

Тип шпонки      сегментная 

      5.3 Выбор и расчет  параметров шпоночного  соединения 

      Выбираем  номинальные размеры шпонки и  пазов под нее:

Высота шпонки      h = 3.7 мм

Ширина шпонки      b = 2 мм

Диаметр шпонки      d = 10 мм

Глубина паза на валу     t₁ = 2,9 мм

Глубина паза на втулке     t₂ = 1 мм

      Выбираем  поля допусков в сопряжениях шпонка – паз вала и шпонка – паз  втулки:

Поле допуска  шпонки:     h9

Поле допуска паза на валу:    P9

Поле допуска паза на втулке:    P9

      Определяем  параметры посадки в соединении вал – втулка

        Ø 7

1 Определяются предельные размеры отверстия Ø 7 H6

ES = + 0.009 мм

EI = 0 мм

Наибольший диаметр  отверстия D_max:

      D_max = D + ES = 7 + 0.009 = 7.009 (мм)    (65) [1, с. 16]

Наименьший диаметр отверстия D_min:

      D_min = D + EI = 7 - 0= 7 (мм)      (66) [1, с. 16]

2 Определяется допуск отверстия TD:

      TD = ES – EI = 0.009 - 0 = 0.009 (мм)    (67)[1, с. 16]

3 Координата середины поля допуска отверстия Ec:

            (68)[1, с. 16]

4 Основное отклонение поля допуска отверстия: EI = 0

5 Средний диаметр: Dm = D + Ec = 7 + 0.0045 = 7.0045 (мм)

6 Определяются предельные размеры вала Ø 7m6

es = + 0,015 мм

ei = + 0,006 мм

Наибольший диаметр  d_max:

      d_max = D + es = 7 + 0.015= 7.015 (мм)    (69) [1, с. 16]

Наименьший диаметр  вала d_min:

      d_min = D + ei = 7 + 0.006 = 7.006 (мм)    (70) [1, с. 16]

7 Определяется допуск вала Td:

      Td = es – ei = 0.015 - 0.006 = 0.009 (мм)    (71) [1, с. 16]

8 Координата середины поля допуска вала e_c:

            (72) [1, с. 16]

9 Средний диаметр: dm = D + e_c = 7 + 0.0105 = 7.0105 (мм)

10 Определяются предельные значения зазоров и натягов : Ø

Наибольший зазор S_max:

      S_max = D_max - d_min =7.009 – 7.006 = 7.003 (мм)   (73)[1, с.17]

Наибольший натяг N_max:

      N_max = d_max - D_min = 7.015 – 7 = 0,015 (мм)     (74)[1, с.18]

11 Допуск посадки:

      T(S,N) = TD + Td = 0.009 + 0.009 = 0.018 (мм)    (75)[1, с.17]

      Выбираем  поля допуска и рассчитываем параметры  посадки шпонки на вал: 2

1 Определяются предельные размеры отверстия  2 P9

ES = - 0.006 мм

EI = -0.031 мм

Наибольший диаметр  отверстия D_max:

      D_max = D + ES = 2- 0.006 = 1.994 (мм)    (76) [1, с. 16]

Наименьший диаметр  отверстия D_min:

      D_min = D + EI = 2 – 0.031 = 1.969 (мм)    (77) [1, с. 16]

2 Определяется  допуск отверстия TD:

      TD = ES – EI = -0.006 + 0.031 = 0.025 (мм)   (78)[1, с. 16]

3 Координата середины поля допуска отверстия Ec:

           (79)[1, с. 16]

4 Средний диаметр: Dm = D + Ec = 2 - 0.0185 = 1.9815 (мм)

5 Определяются предельные размеры вала  2h9

es = 0 мм

ei = - 0,025 мм

Наибольший диаметр  d_max:

      d_max = D + es = 2 + 0= 2 (мм)      (80) [1, с. 16]

Наименьший диаметр  вала d_min:

      d_min = D + ei = 2 - 0.025 = 1.975 (мм)    (81) [1, с. 16]

6 Определяется допуск вала Td:

      Td = es – ei = 0 + 0.025 = 0.025 (мм)     (82) [1, с. 16]

7 Координата середины поля допуска вала e_c:

            (83) [1, с. 16]

8 Средний диаметр: dm = D + e_c = 2 - 0.0125 = 1.985 (мм)

9 Определяются предельные значения зазоров и натягов :

Наибольший зазор S_max:

      S_max = D_max - d_min =1.994-1.975 =  0.019 (мм)   (84)[1, с.17]

Наибольший натяг N_max:

      N_max = d_max - D_min = 2 – 1.969= 0,031 (мм)     (85)[1, с.18]

10 Допуск посадки:

      T(S,N) = TD + Td = 0.025 + 0.025 = 0.050 (мм)    (86)[1, с.17]

      Выбираем  поля допуска и рассчитываем параметры  посадки шпонки во втулке: 2

      Параметры посадки шпонки во втулке совпадают  с параметрами посадки шпонки на вал.

1 Определяются предельные размеры отверстия  2 P9

ES = - 0.006 мм

EI = -0.031 мм

Наибольший диаметр  отверстия D_max:

      D_max = D + ES = 2- 0.006 = 1.994 (мм)    (87) [1, с. 16]

Наименьший диаметр  отверстия D_min:

      D_min = D + EI = 2 – 0.031 = 1.969 (мм)    (88) [1, с. 16]

2 Определяется допуск отверстия TD:

      TD = ES – EI = -0.006 + 0.031 = 0.025 (мм)   (89)[1, с. 16]

3 Координата середины поля допуска отверстия Ec:

           (90)[1, с. 16]

4 Средний диаметр: Dm = D + Ec = 2 - 0.0185 = 1.9815 (мм)

5 Определяются предельные размеры вала  2h9

es = 0 мм

ei = - 0,025 мм

Наибольший диаметр  d_max:

      d_max = D + es = 2 + 0= 2 (мм)      (91) [1, с. 16]

Наименьший диаметр  вала d_min:

      d_min = D + ei = 2 - 0.025 = 1.975 (мм)    (92) [1, с. 16]

6 Определяется допуск вала Td:

      Td = es – ei = 0 + 0.025 = 0.025 (мм)     (93) [1, с. 16]

7 Координата середины поля допуска вала e_c:

            (94) [1, с. 16]

8 Средний диаметр: dm = D + e_c = 2 - 0.0125 = 1.985 (мм)

9 Определяются предельные значения зазоров и натягов :

Наибольший зазор S_max:

      S_max = D_max - d_min =1.994-1.975 = 0.019 (мм)   (95)[1, с.17]

Наибольший натяг N_max:

      N_max = d_max - D_min = 2 – 1.969= 0,031 (мм)     (96)[1, с.18]

10 Допуск посадки:

      T(S,N) = TD + Td = 0.025 + 0.025 = 0.050 (мм)    (97)[1, с.17]

      Назначаем допуски на другие размеры соединения:

      1) допуск на высоту шпонки   h = 3.7 мм ø3,7h11

      2) допуск на глубину паза на  валу   t1 = 2.9

      3) допуск на глубину паза во втулке   t2 = 1

      4) допуск на диаметр шпонки d = 10 мм ø10h12

 

      6 ВЫБОР И РАСЧЕТ  ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО  СОЕДИНЕНИЯ 

      6.1 Основные теоретические  положения 

      Шлицевые  соединения предназначены для соединения валов между собой с помощью специальных устройств (муфт), а также для соединения с валами, осями различных тел вращения. Применяются шлицевые соединения при передаче больших крутящих моментов и высоких требованиях соосности соединяемых деталей. Среди шлицевых соединений, к которым относятся соединения с прямобочным, эвольвентным и треугольным профилем зубьев прямобочные соединения наиболее распространены. Они применяются для подвижных и неподвижных соединений. В зависимости от передаваемого крутящего момента устанавливается три типа соединений: легкой, средней и тяжелой серии.

      В шлицевых прямобочных соединениях  применяются три способа относительного центрирования вала и втулки: по наружному диаметру D, по внутреннему диаметру d и по боковым поверхностям зубьев b.

      Центрирование по D рекомендуется в случаях повышенных требований к точности соосности элементов соединения, когда твердость втулки не слишком высока и допускает обработку чистовой протяжкой, а вал обрабатывается фрезерованием и окончательным шлифованием по по наружному диаметру D.

      Центрирование по d применяется в случаях повышенных требований к совпадению геометрических осей, если твердость втулки не позволяет обрабатывать деталь протяжкой или когда может возникнуть коробление валов после термообработки. Способ значительно дороже, но обеспечивает наибольшую точность.

      Центрирование по b используется, когда не требуется особой точности соосности, при передаче значительных моментов, в случаях, когда недопустимы большие зазоры между боковыми поверхностями вала и втулки. Этот способ центрирования является наиболее простым и экономичным.

       Контроль  шлицевых соединений осуществляется с  помощью комплексных проходных  калибров (пробок и колец), а также  поэлементно путем использования непроходных калибров или универсальных измерительных приборов. Поэлементный контроль охватывает диаметры валов, отверстий, толщину зубьев вала и ширину впадин отверстия. Пробковыми и кольцевыми комплексными калибрами контролируется взаимное расположение поверхностей соединения.

       При использовании комплексных калибров отверстие считается годным, если комплексный калибр-пробка проходит, а диаметры и ширина паза не выходят  за установленный верхний предел; вал считается годным, если комплексный калибр-кольцо проходит, а диаметры и толщина зуба не выходят за установленный нижний предел. При длине шлицевого вала или втулки, превышающей длину комплексного калибра, предельные отклонения от параллельности сторон зубьев вала и пазов втулки относительно оси центрирующей поверхности не должны превышать на длине 100мм: 0,03 мм в соединениях повышенной точности, определяемой допуском на размер b в пределах от IT6 до IT8; 0,05 мм в соединениях нормальной точности при допусках на размер b от IT9 до IT10. Проектирование комплексных калибров для контроля прямобочных шлицевых соединений осуществляют с учетом предельных размеров сопряженных деталей.

       Предельные  отклонения при отсутствии соответствующих  стандартно- нормативных материалов для поэлементного контроля в условиях серийного производства устанавливаются предприятием как доля от общего поля допуска.