Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання

де f_n - коефіцієнт тертя при запресуванні f_n = (1,15...1,2)f (додаток Ж, таблиця Ж6);

L - довжина з'єднання (м).

Розрахунок приводимо тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносимо в таблицю, а розрахунки не приводяться.

3.3.3 Приклад розрахунку посадки з натягом

Умова: дано номінальний діаметр вала d_н = 74 мм; навантаження на валу редуктора М_кр=90 Нм; матеріал - Сталь 50X. Необхідно розрахувати потрібні натяги для забезпечення передачі крутного моменту та уникнення пластичної деформації матеріалу, та призначити відповідну посадку.

1 Розраховуємо найменший питомий тиск:

[H/м²]

де М_кр=90 Нм - крутний момент на валу редуктора;

f = 0.1 - коефіцієнт тертя для з'єднання сталь-сталь [2].

[P_min] = ,

2 Знаходимо найменший розрахунковий натяг N_min .

Попередньо розраховуємо коефіцієнти С₁ і С₂ .

При d₁ = 0, d₂ = 310. C₁ = 1 + _D , C₂ = 1 - _d,

де _D = _d = 0.3 - коефіцієнт Пуассона:

С₁ = 1 + 0,3 = 1,3;

С₂ = 1 - 0,3 = 0,7.

Тоді маємо:

N_min =

де Е = 210¹¹ - модуль пружності матеріалу [2].

N_min =.

3 Розраховуємо мінімальний допустимий натяг:

[N_min] = N_min + _ш + _t ,

де _ш - поправка, яка враховує зминання нерівностей контактних поверхонь деталей при утворенні з'єднань:

_ш = 1.2 (R_ZD + R_Zd)=1.2(4R_aD+4R_ad).

R_ZD, R_Zd - висота нерівностей профілю по десяти точках відповідно поверхонь отвору і валу.

_ш = 1,2 (7,1 +5,2) = 14,8 10^-6 (м).

_t - поправка, яка враховує відмінність температури деталей t_d, t_D, температури складання t_СК . Оскільки t_СК = 20 С, _t = 0.

Тоді

[N_min] =1,2810^-7+14,810^-6 =15,46 10^-6 (м).

4 Знаходимо максимально допустимий питомий тиск [P_mах], для чого визначаємо Р₁ і Р₂ , враховуючи, що d₁ = 0, а d₂ при чому межа міцності _Т1 = _Т2 = 9010⁷ Н/м² [1].

= 0,589010⁷1=52,210⁷H/м²;

= 0,583010⁷ 1= 52,210⁷ (H/м²).

Отже, отримали Р₁=Р₂=[Р_max] = 52,2 10⁷ H / м².

= 52,210⁷7410^-3=386,2810^-6 м.

5 Визначаємо максимально допустимий натяг:

[N_max] = N_{max уд} + _ш - _n,

де _уд = 0.93- коефіцієнт збільшення питомого тиску на торцях охоплюючої деталі;

_n = 0 - коефіцієнт повторних запресувань.

[N_max] = 386,2810^-6 0,93 + 14,810^-6 = 374,04 10^-6 (м).

6 Вибираємо із таблиць допусків і посадок всі стандартні посадки, які задовольняють умови вибору посадок за [N_min] i [N_max]:

Ш 74 ( N_max = 78, N_min = 29 ); Ш 74 (N_max = 56, N_min = 24);

Ш 74 (N_max = 72, N_min = 40); Ш 74 (N_max = 94, N_min = 45);

Ш 74 (N_max = 132, N_min =72); Ш 74 (N_max =148, N_min = 56);

Ш 74 (N_max = 89, N_min = 29).

З усіх вказаних посадок рекомендована до використання в першу чергу лише посадка Ш74. Остаточно зупиняємося на виборі цієї посадки. Для неї виконується умова вибору посадки, а отже посадка підібрана вірно:

N_max = 148 < [N_max] = 374;

N_min = 56 > [N_min] = 15,46.

Ш 74

7 Розраховуємо зусилля запресування:

R_n = f_n P_max d_H l ,

де f_n = 1,2 f = 1,2 0,1 = 0,12 - коефіцієнт тертя при запресуванні;

Р_mах - питомий тиск при максимальному натязі N_max:

R_n = f_nP_maxd_Hl = 0,121,810⁸3,147410^-36010^-3 = 301,210³ (H).

8 Розрахунок параметрів посадки з натягом, мм:

Визначаємо максимальний граничний розмір для отвору

D_max = D + ES = 74 + 0,046 = 74,046 (мм).

Визначаємо мінімальний граничний розмір для отвору

D_min = D + EI = 74 + 0 = 74 (мм).

Визначаємо допуск для отвору

TD = D_max - D_min = 74,046 - 74 = 0.046 (мм).

Визначаємо максимальний граничний розмір для валу

d_max = d + es =74 + 0,148 = 74,148 (мм).

Визначаємо мінімальний граничний розмір для валу

d_min = d + ei = 74 + 0,102= 74,102 (мм).

Визначаємо допуск для валу

Td = d_max - d_min = 74,148 - 74,102= 0,046 (мм).

Визначаємо максимальний граничний натяг

N_min = d_min - D_max = 74,102 - 74,046 = 0,056 (мм).

Визначаємо мінімальний граничний зазор

N_max = d_max - D_min = 74,148 - 74 = 0,148 (мм).

Визначаємо допуск посадки

TN = N_max - N_min =0,148 - 0,056 = 0,092 (мм).

4. Розрахунок та проектування калібрів для контролю гладких циліндричних виробів

Вихідні дані для розрахунку та проектування розмірного ланцюга приведені в таблиці 4.1, які містять наступні параметри:

тип поверхні, яка буде контролюватися;

характеристика з'єднання.

Таблиця 4.1 - Вихідні дані для розрахунку та проектування калібрів

№ варіанту	Контроль поверхні	Характеристика з'єднання	№ варіанту	Контроль поверхні	Характеристика з'єднання
1	Отвору	З зазором	16	Валу	З зазором
2	Валу	З натягом	17	Валу	Перехідне
3	Отвору	Перехідне	18	Отвору	З натягом
4	Отвору	З натягом	19	Валу	З натягом
5	Валу	З зазором	20	Отвору	З зазором
6	Валу	Перехідне	21	Отвору	Перехідне
7	Отвору	З зазором	22	Валу	З натягом
8	Валу	З натягом	23	Отвору	З зазором
9	Отвору	Перехідне	24	Отвору	З зазором
10	Отвору	З натягом	25	Валу	З зазором
11	Валу	З зазором	26	Валу	Перехідне
12	Валу	Перехідне	27	Отвору	Перехідне
13	Отвору	З зазором	28	Отвору	З зазором
14	Валу	З зазором	29	Отвору	З натягом
15	Отвору	Перехідне	30	Валу	Перехідне

4.1 Призначення та область застосування граничних калібрів

В процесі виготовлення або після виготовлення деталей їх розміри піддаються контролюванню з метою встановлення відповідності цих розмірів розмірам, заданим при їх розробці.

В серійному виробництві для контролювання використовують калібри, застосування яких знижує трудомісткість, а відповідно, і вартість вимірювань. В ремонтному виробництві використовують калібри для дефектування спрацьованих деталей.

Терміни та визначення, що стосуються калібрів, наведені в ДСТУ 2234-93.

Калібрами (gauges) називають засоби контролювання, які відтворюють геометричні параметри виробів і призначені для встановлення придатності деталі, яка контролюється.

Залежно від способу контролювання придатності деталей, калібри поділяються на нормальні і граничні.

Нормальний калібр (normal gauge), це калібр, який відтворює заданий лінійний чи кутовий розмір. Ними користуються тоді, коли потрібно перевірити відповідність дійсного розміру виготовленої деталі її номінальному розміру.

В даний час для контролювання лінійних розмірів нормальні калібри практично не застосовуються, а контролювання деталей здійснюється граничними калібрами.

Граничний калібр (limit gauge) - калібр, який відтворює прохідну та непрохідну межу геометричних параметрів елементів виробу.

При контролюванні розмірів граничними калібрами дійсні розміри деталей безпосередньо не визначаються, а лише встановлюється факт знаходження їх в заданих межах (в межах зносу). Граничним калібрами контролюють граничні (максимальний і мінімальний ) розміри деталей.

Граничні калібри використовуються для контролювання розмірів гладких циліндричних, конічних, різьбових і шліцьових деталей, висоти виступів і глибини западин, довжин, ширини канавок, уступів, глухих отворів тощо, якщо на контрольовані розміри встановлені допуски не точніше шостого квалітету (ІТ6).

За конструктивними ознаками калібри поділяються на пробки (калібри для контролювання внутрішніх розмірів) і скоби (калібри для контролювання зовнішніх розмірів).

За числом одночасно контрольованих елементів деталей калібри поділяються на елементні і комплексні. Комплексними калібрами (complex gauge) контролюють одночасно декілька елементів або розмірів деталі, а елементними - тільки один.

Залежно від граничного розміру деталі, що контролюється калібром, калібри поділяються на прохідні - ПР (калібри для контролювання найменших граничних значень внутрішніх розмірів і найбільших граничних значень зовнішніх розмірів) і непрохідні - НЕ (калібрі для контролювання найбільших граничних значень внутрішніх розмірів і найменших граничних значень зовнішніх розмірів).

За призначенням калібри поділяються на робочі (Р), приймальні (ПР) і контрольні (К).

Робочі калібри (working gauges), позначаються: Р - ПР - прохідні і Р - НЕ - необхідні, призначені для контролювання оброблених деталей робітниками і заводськими контролерами на робочих місцях.

Приймальні калібри (inspection gauge), позначаються: П - ПР - прохідні і П - Не - непрохідні, призначені для контролювання готових виробів замовниками і контролерами відділу технічного контролю заводу. Приймальних калібрів спеціально не виготовляють, їх відбирають з числа до певного рівня спрацьованих робочих калібрів.

Контрольні калібри (контркалібри) (reference gauges) призначені для перевірки робочих і приймальних калібрів під час їх виготовлення і використання. Контркалібрами перевіряють тільки калібри-скоби, оскільки калібри-пробки доцільніше перевіряти високоточними універсальними вимірювальними засобами (мікрокаторами, оптиметрами тощо).

Встановлені такі умовні позначення контрольних калібрів:

К - ПР - контркалібр, призначений для контролювання найменшого граничного розміру прохідної сторони робочої скоби (Р - ПР). Він є прохідним.

К - И ( К - З) - контркалібр, призначений для контролювання величини спрацювання прохідних сторін робочих калібрів - скоб (Р -ПР) з метою вилучення їх з експлуатації при спрацюванні більше від допустимого, а також для налагодження регулювальних калібрів-скоб. Він є непрохідним.

К - НЕ - контркалібр, призначений для контролювання непрохідних сторін робочих (З - НЕ) і приймальних (П - НЕ) калібрів.

К - П - контркалібр, призначений для контролювання прохідних сторін приймальних калібрів (П - ПР).

Контрольні калібри виготовляються у вигляді гладких калібрів-пробок.

4.2 Розміри і допуски калібрів

Номінальними розмірами прохідних і непрохідних частин калібрів є відповідні граничні розміри контрольованих деталей, а саме:

номінальних розмір прохідної пробки дорівнює найменшому діаметру контрольованого отвору, тобто ПР = D_min;

номінальний розмір непрохідної пробки дорівнює найбільшому діаметру контрольованого отвору, тобто НЕ = D_max;

номінальний розмір непрохідної скоби дорівнює найбільшому діаметру контрольованого валу, тобто ПР = d_max;

номінальний розмір непрохідної скоби дорівнює найменшому діаметру контрольованого валу, тобто НЕ = d_min.

Система допусків на гладкі калібри для контролювання отворів і валів розмірами до 500мм встановлення в ГОСТ 24853 - 81.

На виготовлення калібрів передбачені такі допуски: Н - на прохідні і непрохідні розміри робочих калібрів-пробок; Н_S - те саме, але із сферичними вимірювальними поверхнями; Н_I - на прохідні і непрохідні розміри калібрів-скоб; Н_P - на контрольні калібри, призначені для контролювання калібрів-скоб.

Виконавчими називаються розміри прохідних і непрохідних сторін калібрів пробок і скоб, проставлені на їх робочих кресленнях таким чином, щоб допуски на їх виготовлення були спрямовані в «тіло» калібру. Таким чином, виконавчими розмірами прохідної і непрохідної сторін калібру-пробки будуть найбільші граничні розміри цих сторін з від'ємними нижніми відхиленнями ( еі < 0); верхні відхилення es = 0.

Виконавчими розмірами прохідної і непрохідної сторін калібру-скоби будуть найменші граничні розміри цих сторін з додатними верхніми відхиленнями (ES > 0); нижніми відхиленнями EI = 0.

Схеми розташування полів допусків калібрів та формули для визначення їх виконавчих розмірів вибирають за ГОСТ 21401-75.

4.3 Алгоритм розрахунку виконавчих розмірів гладких калібрів

Для контролювання заданого з'єднання граничними калібрами, необхідно розрахувати виконавчі розміри калібру-скоби та калібру-пробки і виконати їх робочі креслення.

1) Вибирають схему розташування полів допусків калібрів

Розташування полів допусків і відхилень відносно меж полів допусків виробів повинно відповідати схемам за ГОСТ 21401-75. На рисунку 4.1 зображена одна з схем розташування полів допусків калібрів.

2) Визначають граничні розміри отвору (D_max, D_min) і вала (d_max, d_min) для заданого з'єднання, мм.

3) Для калібрів вибирають значення допусків та відхилень за ГОСТ 21401-75 (додаток Ж, таблиця Ж9).

Прийняті позначення:

ІТ - допуски виробів;

Н, (H_S) - допуски на виготовлення калібрів для отворів (H_S - для калібрів зі сферичними вимірювальними поверхнями), мкм;

H₁ - допуски на виготовлення калібрів для валів, мкм;

H_р - допуски на виготовлення контрольних калібрів для скоби, мкм;

Z, Z₁ - відхилення середини поля допуску на виготовлення прохідного калібру: для отворів - Z і вала - Z₁ відносно граничного розміру виробу, мкм;

Y, Y₁ - допустимий вихід розміру зношеного прохідного калібру: для отворів - Y і валів - Y₁ за межу поля допуску виробів, мкм;

, ₁ - величини для компенсації похибки контролю калібрами: - отворів і ₁ - валів з розмірами більшими 100 мм, мкм.

Відхилення (додатне для скоби та від'ємне для пробки), по якому виготовляють новий калібр, проставляють "в метал". Це забезпечує велику ймовірність виготовлення придатних калібрів.

4) У відповідності з вибраною схемою полів допусків калібрів (рисунок 4.1) розраховують номінальні розміри :

калібрів-пробок для отворів

Рисунок 4.1 - Схема розташування полів допусків калібрів для номінальних розмірів до 180 мм, квалітетів 6, 7 та 8

ПР = D_min + Z,

HE = D_max;

калібрів-скоб для валів

ПР = d_max - Z₁,

HE = d_min;

контрольних калібрів для калібрів скоб

K-ПР = d_max - Z₁,

К-З = d_mах + Y₁,

К-НЕ = d_mіn.

5) Визначають граничні розміри:

калібрів-пробок для отворів

ПР_max = D_min + Z + (H / 2),

ПР_min = D_min + Z - (H / 2),

HE_max = D_max + (H / 2),

HE_min = D_max - (H / 2);

калібрів-скоб для валів

ПР_max = d_max - Z₁ + (H₁ / 2),

ПР_min = d_max - Z₁ - (H₁ / 2),

HE_max = d_min + (H₁ / 2),

HE_min = d_min - (H₁ / 2);

контрольних калібрів для калібрів скоб

K - З_max = d_max + Y₁ + (H_P / 2),

K - З_min = d_max + Y₁ - (H_P / 2),

K - HE_max = d_min + (H_P / 2),

K - HE_min = d_min - (H_P / 2),

К-ПР_max = d_max - Z₁ + (H_P / 2),

К-ПР_min = d_max - Z₁ - (H_P / 2).

6) Визначають виконавчі розміри калібрів і контркалібрів, формули для яких визначені в ГОСТ 21401-75.

Для калібрів-пробок для отворів:

найбільший граничний розмір

ПР = ПР_max = D_mіn + Z + (H / 2), (4.1)

НЕ = НЕ_max = D_max + (H / 2). (4.2)

Нижнє граничне відхилення (еі) дорівнює -Н.

Для калібрів-скоб для валів:

найбільший граничний розмір

ПР = ПР_min = d_max - Z₁ - (H₁ / 2), (4.3)

НЕ = НЕ_min = d_min - (H₁ / 2). (4.4)

Верхнє граничне відхилення (ES) дорівнює Н₁.

Для контркалібрів для калібрів скоб:

найбільший граничний розмір

К-ПР = К-ПР_max = d_max - Z₁ + (H_P / 2), (4.5)

К-НЕ = K - HE_max = d_min + (H_P / 2), (4.6)

К-З = K - З_max = d_max + Y₁ + (H_P / 2). (4.7)

Нижнє граничне відхилення дорівнює -Н_р.

За результатами розрахунків будують схему розташування полів допусків калібрів та контркалібрів. Виконавчі розміри розраховані по формулам (4.1 - 4.4) проставляються на робочих кресленнях калібрів-пробок та калібрів скоб (додатки Д6 і Д7).

Допустима шорсткість поверхонь калібрів не повинна перевищувати 10 % допуску на розмір калібру і не бути більшою R_a = 0,16 мкм.

4.4 Матеріали та маркування калібрів

Вимірювальні елементи калібрів виготовляють із сталей X, ХГ, У10А, У12А, ШХ15. Крім того, можуть використовуватися цементовані вуглецеві сталі Сталь 15 та Сталь 20. При цьому глибина цементованого шару повинна бути 0,8...1,2 мм. Твердість робочих поверхонь повинна знаходитись в межах 58...64 HRC₃.

Для підвищення зносостійкості вимірювальних поверхонь їх хромують або виготовляють із твердих сплавів, а саме ВК6 та ВК6М. Хромування підвищує зносостійкість в 3…8 раз, а твердий сплав - в 40 раз.

На калібри наносять таке маркування: номінальний розмір виробу, для контролю якого використовується калібр; умовне позначення поля допуску; граничні відхилення розміру в міліметрах (на гладких робочих калібрах); позначення типу калібру, наприклад ПР, К-З та ін., товарний знак заводу - виробника.

4.5 Приклад розрахунку виконавчих розмірів калібру-пробки

Для контролювання заданого з'єднання Ш граничними калібрами, необхідно розрахувати виконавчі розміри калібру-пробки та калібру-скоби для виконання робочих креслень.

Вибираємо схему розташування полів допусків калібрів. Розташування полів допусків і відхилень відносно меж полів допусків виробів повинно відповідати схемам за ГОСТ 21401-75.

1 Розрахунок виконавчих розмірів калібру-пробки для контролювання отвору Ш .

Визначаємо граничні розміри отвору (, ) для заданого з'єднання, мм:

D_H + ES = 26 + 0,039 = 26,039 (мм)

= D_H + EI = 26 + 0 = 26 (мм).

2 Вибираємо значення допусків та відхилень за ГОСТ 21401-75:

= 4 - допуск на виготовлення калібрів для отворів;

Z = 6 - відхилення середини поля допуску на виготовлення прохідного калібру для валу;

Y = 5 - допустимий вихід розміру зношуваного прохідного калібру для валу

3 У відповідності з вибраною схемою полів допусків калібрів розраховуємо номінальні розміри калібру-пробки для контролю отворів

ПР = D_min + Z =26,0 + 0,006 = 26,006 (мм)

HE = D_max = 26,039 (мм).

Визначаємо граничні розміри калібрів-пробок

ПР_max = D_min + Z + (H / 2) = 26,0 + 0,006+ (0,004/2) = 26,008 (мм),

ПР_min = D_min + Z - (H / 2) = 26 + 0,006- (0,004/2) = 26,004 (мм),

HE_max = D_max + (H / 2) = 26,039 + (0,004/2) = 26,041(мм),

HE_min = D_max - (H / 2) = 26,039- (0,004/2) = 26,037(мм).

5 Визначаємо виконавчі розміри калібру-пробки, формули для якого визначені в ГОСТ 21401-75.

Найбільший граничний розмір

ПР = ПР_max = D_mіn + Z + (H / 2) =26,0 + 0,006 + (0,004/2) = 26,008_-0,004 ,

НЕ = НЕ_max = D_max + (H / 2) =26,039 + (0,004/2) = 26,041_-0,004 .

Допустима шорсткість поверхонь калібрів не повинна перевищувати 10 % допуску на розмір калібру і не бути більшим R_a = 0,16 мкм.

4.6 Приклад розрахунку виконавчих розмірів калібру-скоби та контркалібру

Для контролювання заданого з'єднання граничними калібрами, необхідно розрахувати виконавчі розміри калібру-скоби виконати робоче креслення.

1 Вибираємо схему розташування полів допусків калібрів. Розташування полів допусків і відхилень відносно меж полів допусків виробів повинно відповідати схемам за ГОСТ 21401-75.

2 Визначаємо граничні розміри вала (d_max, d_min) для заданого з'єднання , мм.

d_max = d_H + es = 26 - 0.065 = 25.935(мм);

d_min = d_H + ei = 26 - 0.098 = 25.902 (мм);

3 Вибираємо значення допусків та відхилень за ГОСТ 21401-75

= 6 - допуск на виготовлення калібрів для валів;

= 3 - допуск для виготовлення контрольного калібру для скоби

Z₁ = 6 - відхилення середини поля допуску на виготовлення прохідного калібру для валу;

Y₁ = 5 - допустимий вихід розміру зношуваного прохідного калібру для валу

4 У відповідності з вибраною схемою полів допусків калібрів розраховуємо номінальні розміри :

- калібрів-скоб для валів

ПР = d_max - Z₁ =25,935 - 0,006 = 25,929(мм);

HE = d_min = 25,902 (мм);

- контрольних калібрів для калібрів скоб

K-ПР = d_max - Z₁ = 25,935 - 0,006 = 25,929(мм);

К-НЕ = d_mіn = 25,902 (мм);

К-З = d_mах + Y₁ = 25,935 +0,005 = 25,94(мм);

5 Визначаємо граничні розміри:

калібрів-скоб для валів

ПР_max = d_max - Z₁ + (H₁ / 2) =25,935 - 0,006 + (0,006/2) =25,932(мм);

ПР_min = d_max - Z₁ - (H₁ / 2) = 25,935 - 0,006 - (0,006/2) =25,926(мм);

HE_max = d_min + (H₁ / 2) = 25,902 + (0,006/2) = 25,905(мм);

HE_min = d_min - (H₁ / 2) = 25,902 - (0,006/2) =25,899(мм);

контрольних калібрів для калібрів скоб

К-ПР_max = d_max - Z₁ + (H_P / 2) = 25,935 - 0,006+ (0,003/2) = 25,9305(мм);

К-ПР_min = d_max - Z₁ - (H_P / 2) = 25,935 - 0,006- (0,003/2) = 25,9275(мм);

K - HE_max = d_min + (H_P / 2) = 25,902 + (0,003/2) = 25,9032(мм);

K - HE_min = d_min - (H_P / 2) = 25,902 - (0,003/2) = 25,9032(мм);

K - З_max = d_max + Y₁ + (H_P / 2) = 25,935 +0,005 + (0,003/2) = 25,9005(мм);

K - З_min = d_max + Y₁ - (H_P / 2) = 25,935 +0,005 - (0,003/2) = 25,9415(мм).

6 Визначаємо виконавчі розміри калібрів, формули для яких визначені в ГОСТ 21401-75.

Калібрів-скоб для валів:

ПР = ПР_min = 25,935 - 0,006 - (0,006/2) = 25,926^+0,006;

НЕ = НЕ_min = 25,902 - (0,007/2) = 25,899^+0,006;

За отриманими виконавчими розмірами ми креслимо схему розташування полів допусків калібрів та контр калібрів та виконуємо робочі креслення калібрів-пробки та скоби (Додаток Д).

5. Розрахунок і вибір посадок підшипників кочення

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в підшипниках ковзання приведені в таблиці 5.1, які містять наступні параметри:

клас точності підшипника;

радіальне навантаження R, кН;

характер навантаження;

Таблиця 5.1 - Вихідні дані розрахунку посадки підшипників кочення

№ варіанту	Клас точності	Радіальне навантаження R, кН	Характер навантаження	№ варіанту	Клас точності	Радіальне навантаження R, кН	Характер навантаження
1	0	9,0	Спокійне з помірними поштовхами перевантаження до 150%	16	0	21,0	Спокійне з помірними поштовхами перевантаження до 150%
2	6	11,0		17	6	17,0
3	6	12,0		18	6	11,0
4	0	14,0		19	0	14,0
5	6	12,0		20	0	15,0
6	0	12,0	Поштовхи, перевантаження до 300%	21	6	9,0	Поштовхи, перевантаження до 300%
7	0	8,0		22	0	16,0
8	6	11,0		23	0	18,0
9	6	17,0		24	6	14,0
10	0	22,0		25	6	13,0
11	6	15,0	Спокійне з помірними поштовхами, перевантаження до 150%	26	0	11,0	Спокійне з помірними поштовхами, перевантаження до 150%
12	0	16,0		27	6	12,0
13	0	13,0		28	6	17,0
14	6	17,0		29	0	20,0
15	6	15,0		30	6	15,0

5.1 Загальна характеристика підшипників кочення

Підшипники кочення (rolling bearing) - стандартні складальні одиниці, які виготовляють на спеціальних підшипникових заводах і постачаються підприємствам як готові вироби.

Підшипники кочення класифікуються за такими ознаками: за формою тіл кочення - кулькові, роликові (циліндричними, конічними, голчастими та інші); за напрямком зусилля - радіальні, радіально-упорні, упорні; за кількістю рядів обертання - одно-, двох- і багаторядні.

Розміри підшипників кочення стандартизовані - ГОСТ 3478-79. Терміни і визначення підшипників кочення і їх елементів регламентує ГОСТ 24955-81. Габаритні розміри радіальних однорядних підшипників кочення і їх вантажопідйомність визначають за ГОСТ 8338-75.

Залежно від кількісного значення показників точності для підшипників кочення встановлено класи точності (ДСТУ 3012-95). Основних класів точності п'ять - 0, 6, 5, 4, 2.

В тракторах, автомобілях і сільськогосподарських машинах найбільш поширеними є підшипники нульового класу точності.

Посадки кілець підшипників на вал і в корпус призначають в залежності від типорозміру підшипника, умов його роботи, величини, напряму і характеру навантаження, що діє на підшипник, а також виду навантаження кілець підшипника.

При виборі посадок підшипників кочення розрізняють три основних різновиди навантаження кілець: місцеве, циркуляційне і коливальне.

Місцеве навантаження мають кільця підшипників, які в процесі роботи не обертаються, наприклад, зовнішні кільця підшипників, які є опорами валів коробок передач тракторів і автомобілів, редукторів, внутрішні кільця підшипників коліс тракторів і автомобілів. Прикладом коливального навантаження є навантаження кілець підшипників колінчастих валів пускових двигунів тракторів.

5.2 Допуски і посадки підшипників кочення

Система допусків і посадок, прийнята для підшипників кочення, забезпечує взаємозамінність підшипників кочення за їх монтажними (приєднувальними) розмірами D і d, а також передбачає необхідну різноманітність посадок.

Для забезпечення необхідних посадок підшипників кочення для валів і корпусів передбачено такі поля допусків: f, g, h, js, k, m, n, p, z, E, G, Js, K, M, N, P.

Допуски і відхилення розмірів та форми поверхонь валів та корпусу регламентовані ГОСТ 25256-82, ГОСТ 25347-82. Граничні відхилення зовнішнього і внутрішнього кілець підшипників регламентовані ГОСТ 520-89.

5.3 Алгоритм розрахунку та вибору посадок підшипників кочення

В цій частині роботи необхідно призначити поля допусків, граничні відхилення, допуски циліндричності і шорсткість посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі для посадки підшипника кочення заданого класу точності.

Для цього проводиться аналіз роботи підшипника. Наприклад: обертається вал, корпус нерухомий, вал суцільний, корпус масивний нероз'ємний, навантаження радіальне, спокійне, з помірними поштовхами і вібрацією, можливе перевантаження підшипника до 150%.

Необхідно побудувати схему розташування полів допусків монтажних поверхонь кілець підшипника і посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі.

Знаючи умовне позначення та клас точності підшипника, значення радіального навантаження на підшипник, розрахунок та вибір посадок ведуть в такій послідовності:

1) Визначають габаритні розміри підшипника за ГОСТ 8338-75.

2) Встановлюють різновид навантаження на підшипник

В залежності від умов роботи підшипника визначають тип навантаження. У випадку, коли обертається вал, а корпус нерухомий внутрішнє кільце підшипника буде мати циркуляційне навантаження, а зовнішнє - місцеве.

3) Визначають інтенсивність навантаження посадочної поверхні вала під внутрішнє циркуляційно навантажене кільце підшипника за формулою:

, (5.1)

де R - розрахункова радіальна реакція опори, Н;

b - робоча ширина посадочного місця, мм, b=B-2r;

B - робоча ширина підшипника, мм;

r - радіус заокруглення або ширина фаски кільця підшипника, мм.

К_n - динамічний коефіцієнт посадки, який залежить від характеру навантаження: К_n =1 - при перенавантажені до 150%, помірних поштовхах та вібрації; К_n =1,8 - при перенавантажені до 300%, вільних поштовхах та вібрації;

F - коефіцієнт, що враховує ступінь послаблення посадового натягу у порожнистому валу або тонкостінному корпусі, приймається за [2] або за таблицею Ж11 (додаток Ж);

F_А - коефіцієнт нерівномірності розподілу радіального навантаження R між рядами роликів в дворядкових конічних роликопідшипниках або між здвоєними шарикопідшипниками при наявності осьового навантаження А на опору, приймається за [2] або за таблицею Ж12 (додаток Ж);

Значення B та r вибираються з ГОСТ 8338-75 або з таблиці Ж14 (додаток Ж).

4) Призначають поле допуску на діаметр посадочної поверхні вала.

Маючи діаметр вала, інтенсивність навантаження визначену за формулою (5.1) та клас точності підшипника призначають поле допуску на діаметр посадочної поверхні вала, яка знаходиться під дією циркуляційного навантаження [2], (додаток Ж, таблиця Ж13).

5) Призначають поле допуску діаметру посадочної поверхні отвору в корпусі.

Призначають поле допуску діаметру посадочної поверхні отвору в корпусі під зовнішнє місцево навантажене кільце підшипника [2], (додаток Ж, таблиця Ж13).

6) Визначають граничні відхилення діаметра посадочної поверхні вала та отвору в корпусі за ГОСТ 25347-89.

7) Розраховують граничні зазори та натяги посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі з внутрішнім та зовнішнім кільцями підшипника.

8) Визначають допуски форми (допуск циліндричності) посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі.

Допуск форми визначається за формулою

Т_f = 0,5 Тd (ТD). (5.2)

За ГОСТ 24643-81 приймають стандартні значення допусків циліндричності посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі.

9) Призначають шорсткість посадочних поверхонь вала і отвору в корпусі та торців заплечиків (таблиця 10.1).

10) Будують схему розташування полів допусків кілець підшипника для посадочних поверхонь валу і отвору в корпусі та складальне креслення підшипникового вузла і креслення фрагментів вала і корпуса.

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик. Для розрахунку основних характеристик використовують ГОСТ 25347-89. Результати розрахунків заносимо в таблицю 5.2.

Приклад розрахунку та вибору підшипників кочення

Умова: дано номінальний діаметр вала на який потрібно підібрати підшипник кочення - d_Н = 60 мм; клас точності 0, радіальне навантаження R = 14,8 кН. Потрібно розрахувати посадки для кілець підшипника з валом і корпусом та накреслити схеми допусків.

1 Вибираємо розміри підшипника в залежності від діаметра вала d_Н = 60мм [1]:

d = 60мм; D = 110мм; В = 22мм; r = 2,5мм. Умовне позначення 314.

2 Для вибору поля допуску внутрішнього і зовнішнього кільця підшипника спочатку потрібно розрахувати величину циркуляційного навантаження:

= (14800•1.8 •1 •1) / 17= 1567 (Н/мм),

де b = B - 2 r = 22 - 2 2.5 = 17 (мм) - робоча ширина посадочного місця;

К_п= 1,8 - динамічний коефіцієнт посадки;

F = 1 - коефіцієнт враховує ступінь послаблення посадового натягу у порожнистому валу або корпусі [1];

F_А = 1 - коефіцієнт нерівномірності розподілу радіального навантаження R між рядами роликів в дворядкових конічних роликопідшипниках або між здвоєними шарикопідшипниками при наявності осьового навантаження [1].

Такій інтенсивності навантаження для внутрішнього кільця підшипника відповідає поле допуску m6, для зовнішнього кільця - Р7 [1].

4 По СТ РЕВ 774-77 знаходимо відхилення середніх діаметрів кілець (таблиця Ж15 додаток Ж) [1]:

для зовнішнього кільця D_m:

верхнє es = 0;

нижнє ei = -15 мкм;

для внутрішнього d_m:

верхнє ES = 0;

нижнє EI = -15 мкм.

5 По СТ РЕВ 144-75 (ГОСТ 25347-82) знаходимо граничні відхилення:

для поля допуску P7:

ES= -24 мкм;

EI= -59 мкм;

для поля допуску m6:

es= +30 мкм;

ei= +11 мкм.

6 Розраховуємо параметри кілець підшипника №314:

для зовнішнього кільця: 110

N_min= -ES + ei = -59 - (-15) = 38 (мкм);

N_max= es - EI =0 + 23 = 23 (мкм);

для внутрішнього кільця: 60

S_max= ES - ei = 0 - (-9) = 9 (мкм);

N_min= es - EI =13 + 15 = 28 (мкм).

Будуємо схему розташування полів допусків посадок для внутрішнього та зовнішнього кілець підшипника (показана на рисунку Д14).

6. Призначення і розрахунок посадок для кріпильних різьбових з'єднань

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в підшипниках ковзання приведені в таблиці 6.1, які містять наступні параметри:

- тип посадки різьбового з'єднання;

- крок різьби.

Таблиця 6.1 - Вихідні дані розрахунку посадки різьбових з'єднань

№ варіанту	Посадка різьбового з'єднання	Крок	№ варіанту	Посадка різьбового з'єднань	Крок
1	4H6H/4j	0,75	16	6H/5h4h	1,5
2	4H/3h4h	0,8	17	2H5C/2r	1,75
3	6G/6d	1,0	18	7G/7e6e	2,0
4	2H4C(3)/3n(3)	1,25	19	8H/9g8g	2,5
5	3H6H/2m	1,5	20	2H5D/2r	1,5
6	7G/7h6h	1,75	21	7H/8h	1,25
7	2H5D(2)/3p(2)	2,0	22	5H/5h6h	1,0
8	7H/7h6h7	2,5	23	2H4C(3)/3n(3)	1,75
9	G/7g6g	1,5	24	2H5C/2r	1,5
10	5H/5g6g	1,25	25	7H/8h	1,0
11	2H5C/3p	1,0	26	4H5H/4h	0,75
12	7G/8g	1,75	27	5H6H/4jh	1,0
13	2H4D(3)/3n(3)	1,5	28	7H/8g	1,5
14	7H/7e6e	1,0	29	6G/6h	1,25
15	5H6H/4j	0,75	30	7H/7g6g	1,0

6.1 Загальна характеристика різьбових з'єднань

Різьбова поверхня (threaded surface) утворюється при гвинтовому переміщенні плоского контуру певної форми по циліндричній або конічній поверхням.

Всі різьби можна класифікувати за призначенням, формою деталі, профілем витків, кількістю заходів, напрямом, одиницею виміру.

В залежності від прийнятих одиниць вимірювання лінійних розмірів різьби поділяються на метричні і дюймові.

Відповідно до ГОСТ 24705-81 для метричних кріпильних різьб передбачені діаметри від 0,25 до 600 мм з кроком від 0,075 до 6 мм (ГОСТ 8724-2002) з профілем за ГОСТ 9150-2002.

Терміни та визначення щодо різьб і різьбових з'єднань встановлені ДСТУ 2497-94.

До основних параметрів метричних кріпильних різьб відносяться:

d₂ (D₂) - середній діаметр різьби відповідно болта і гайки; d (D) - зовнішній діаметр різьби відповідно болта і гайки; d₁ (D₁) - внутрішній діаметр різьби відповідно болта і гайки; Р - крок різьби; б - кут профілю різьби, для метричних різьб б = 60⁰ (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Основні параметри метричної кріпильної різьби

Точність виготовлення (величина допуску) для діаметрів різьб визначається ступенем точності різьби.

Відповідно до ГОСТ 16093-81 для діаметрів зовнішньої та внутрішньої різьб передбачено 9 ступенів точності 2, 3, 4,…,10 в порядку зменшення точності різьб.

Розподіл ступенів точності за діаметрами різьб:

діаметр болта: зовнішній (d) - 4, 6 ,8;

діаметр болта: середній (d₂) - 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10;

діаметр гайки: внутрішній (D₁) - 4, 5, 6, 7, 8;

діаметр гайки: середній (D₂) - 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Для врахування впливу довжини згвинчування на вибір полів допусків і посадок ГОСТ 16093-81 встановлені три групи довжин згвинчування: малі (S), нормальні (N) і великі (L)

6.2 Допуски і посадки різьбового з'єднання

Для метричної різьби задаються допуски на такі елементи: зовнішній діаметр болта Td, внутрішній діаметр гайки TD, середній діаметр болта Тd₂ і гайки ТD₂.

Допуски на зовнішній діаметр гайки і внутрішній діаметр болта не нормуються і обмежуються розмірами різьбонарізного інструмента.

Поля допусків діаметрів різьби утворюються поєднанням ступеня точності (допуску) і основного відхилення, наприклад, 6Н, 6g.

Залежно від експлуатаційних вимог до ступеня рухомості для різьбових з'єднань стандартами встановлені три групи посадок: із зазором, перехідні і з натягом.

Поля допусків болтів і гайок встановлені в трьох класах точності: точному, середньому і грубому. У загальному машинобудуванні найпоширенішими є різьби середнього класу точності.

Різьбові з'єднання із зазором ГОСТ 16093-81 застосовують у випадках, якщо з'єднання працює при високих температурах, якщо потрібно швидко і легко згвинчувати деталі, якщо на різьбові деталі наносять захисне покриття.

Перехідні посадки різьбових з'єднань за ГОСТ 24834-81 застосовують у тих випадках, коли в процесі роботи потрібно забезпечити нерухомість з'єднання, але утворення великого натягу може призвести до руйнування деталей.

Посадки з натягом для різьбових з'єднань ГОСТ 4608-81 використовуються в основному для з'єднання шпильок з корпусними деталями, якщо не можна застосовувати з'єднання типу болт-гайка. Ці посадки застосовують у з'єднаннях, які працюють при навантаженнях з ударами, вібрацією, при коливаннях температури з метою запобігання можливості самовідгвинчування тільки за рахунок натягу без застосування додаткових елементів заклинювання.

6.3 Алгоритм розрахунку основних параметрів різьбового з'єднання

Вибір полів допусків для деталей різьбових метричних зєднань відбувається в залежності від їх призначення та класу точності.

Для заданого різьбового з'єднання необхідно:

1) Визначити крок різьби Р, мм.

Якщо в позначені різьби крок не вказаний, то це означає, що задана різьба має основний (великий) крок вказаний в ГОСТ 8724-81 або таблиці Ж17 (додаток Ж) залежно від номінального (зовнішнього) діаметра різьби.

2) Визначити номінальні значення зовнішнього (D і d), внутрішнього (D₁ і d₁) і середнього (D₂ і d₂) діаметрів гайки і болта.

Номінальні значення діаметрів внутрішнього різьби (гайки) D і зовнішньої різьби (болта) d відповідають позначенню різьби.

По визначеному крокові різьби за ГОСТ 24705-81 або таблицею Ж18 (додаток Ж) вибирають формули, за якими визначають номінальні значення середнього і внутрішнього діаметрів для гайки і болта.

3) Призначити поля допусків для діаметрів гайки і болта, і визначити їх граничні відхилення.

Якщо в умовному позначені різьби вказано по одному полю допуску для гайки і для болта, то ці поля допусків належать до всіх діаметрів гайки і болта.

Граничні відхилення для зовнішнього, внутрішнього та середнього ді діаметрів з'єднання визначають за ГОСТ 16093-81.

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

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	0	-32	-164	9,206	9,026	8,994	8,862
		D1, d1	8,376	+300	0	-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
1	Вільне	16	Вільне
2	Нормальне	17	Нормальне
3	Щільне	18	Щільне
4	Вільне	19	Вільне
5	Вільне	20	Вільне
6	Нормальне	21	Вільне
7	Щільне	22	Нормальне
8	Нормальне	23	Щільне
9	Щільне	24	Вільне
10	Нормальне	25	Вільне
11	Щільне	26	Нормальне
12	Вільне	27	Щільне
13	Вільне	28	Нормальне
14	Нормальне	29	Щільне
15	Щільне	30	Вільне

7.1 Загальна характеристика шпонкових з'єднань

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

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

Шпонкові зєднання поділяються на два типи: ненапружені - з призматичними і сегментними шпонками, і напружені - з клиновими шпонками.

Основними параметрами шпонкового зєднання (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 зєднання 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	+0,2 0	+0,3 0

* 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 Ч h = 22Ч14, 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 Ч h Ч l = 22 Ч 14Ч 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