Вибір допусків, посадок та відхилень для геометричних параметрів різьбових та шліцьових з’єднань

2.5 Вибір допусків, посадок та відхилень для геометричних параметрів різьбових та шліцьових з’єднань

Умова:

Для заданого різьбового з’єднання М27 (різьба кріпильна, клас точності середній) встановлюються номінальні розміри і граничні відхилення по усім діаметрам. При наявності в завданні шліцьового з’єднання для нього визначаються розміри і допуски елементів, вибираються засоби контролю шліцьових деталей.

1. Для даної різьби вибираємо крупний крок Р = 3 мм. Хоча при роботі вузла є поштовхи та вібрації, та довжина згвинчування є малою - клас S (l = 10 мм - знаходимо як висоту гайки або з пропорцій заданого складального креслення) [4, табл. 4.15], проте шліцьова гайка зі стопорною шайбою запобігатиме самовідгвинчуванню. Тому можна вибрати крупний крок, який забезпечує більший ККД в порівнянні з різьбами, що мають дрібний крок. У відповідності з ГОСТ 16093-81 для середнього класу точності переважною є посадка (для нормальної довжини N). Проте, оскільки знайдена довжина згвинчування відноситься до класу S, то допуск середнього діаметра рекомендується зменшити на один степінь. Тоді за [4, табл. 4.18] обираємо поле допуску різьби болта 5g6g, де 5g - поле допуску середнього діаметру, 6g - поле допуску зовнішнього діаметру; поле допуску різьби гайки 5Н (поле допуску середнього діаметру 5Н і поле допуску внутрішнього діаметру 5Н).

Тоді посадка різьбового з’єднання буде :

М27 - .

Номінальні розміри з’єднання:

· d = D = 27 мм

За формулами [4, табл. 4.12] знаходимо (при даному кроці 3 мм):

· d₂ = D₂ = d - 2 + 0,051 = 27 - 2 + 0,051 = 25,051 (мм) (середній діаметр)

· d₁ = D₁ = d - 4 + 0,752 = 27 - 4 + 0,752 = 23,752 (мм)

За таблицею [4, табл. 4.17] знаходимо граничні відхилення діаметрів різьби, знайдені дані заносимо до табл. 2.5.1

Таблиця 2.5.1

Для поля допуску 5g в [4, табл. 4.17] граничні відхилення не вказано. Тому для нього за таблицею [9, П56] знаходимо верхнє граничне відхилення es = - 48 мкм і за таблицею [9, П56] допуск Td₂ = 160 мкм Звідки за відомою залежність знаходимо нижнє граничне відхилення ei = es - Td₂ = -48 -160 = -208 мкм. Знайдені значення заносимо до табл. 2.5.1 Підраховуємо граничні розміри діаметрів болта і гайки:

d_{2 max} = d₂ + es_d2 = 25,051 - 0,048 = 25,003 (мм)

d_{2 min} = d₂ + ei_d2 = 25,051 - 0,208= 24,843 (мм)

d_max = d + es_d = 27 - 0,048 = 26,952 (мм)

d_min = d + ei_d = 27 - 0,423= 26,577 (мм)

d_{1 max} = d₁ + es_d1 = 23,752 - 0,048= 23,704 (мм)

d_{1 min} - не нормується

D_{2 max} = D₂ + ES_D2 = 25,051 + 0,212= 25,263 (мм)

D_{2 min} = D₂ + EI_D2 = 25,051 + 0= 25,051 (мм)

D_{1 max} = D₁ + ES_D1 = 23,752 + 0,400= 24,152 (мм)

D_{1 min} = D₁ + EI_D1 = 23,752 + 0= 23,752 (мм)

D_max - не нормується

D_min = D = 27 мм

2. Для даної конструкції маємо шліцьове прямобічне з’єднання з центруванням по зовнішньому діаметру D = 16 мм. Такий спосіб є простим та економічним, застосовується, коли втулку термічно не обробляють або коли твердість її матеріалу після термічної обробки допускає калібрування протяжкою, а вал - фрезерування до отримання кінцевих розмірів зубців. Застосовується для нерухомих з’єднань (як в нашому випадку). Забезпечує високу точність співвісності елементів з’єднання.

По таблиці розмірів прямобічних шліцьових з’єднань [4, табл. 4.58] визначаємо, що розміру D = 16 мм відповідає з’єднання середньої серії з основними розмірами z ´ d ´ D ´ b : 6 ´ 13 ´ 16 ´ 3,5.

Для забезпечення заданих умов роботи (на вал діє постійне навантаження з ударами та вібрацією, перевантаження 300%, шліцьове з’єднання нерухоме, при ремонті може розбиратися.) найкраще відповідає перехідна посадка переважного використання для розміру D -  типу "щільна" за таблицею рекомендованих полів допусків для розмірів b і D при центруванні по D [4, табл. 4.59]. Адже посадки такого типу рекомендовані для застосування при значній довжині з’єднання та коли складання та розбірка ускладнюються компонуванням вузла (як в нашому випадку). Складальні одиниці, утворені деталями, з’єднуваними щільною посадкою - як правило нерухомі (що й треба забезпечити для нашої конструкції) [4, с.322], проте при необхідності можуть розбиратися з застосуванням незначних зусиль (задана конструкція при ремонті може розбиратися)

Вибір інших рекомендованих для такого способу центрування посадок був би менш доцільним, адже наприклад посадка  з зазором не призначена для таких важких умов як в нашому випадку, а перехідна посадка  - "глуха" навпаки призначена для масивних та дуже сильно навантажених конструкцій.

Поєднання посадок по розмірам b і D стандартом не регламентовано (встановлюється конструктором). Встановлюємо по b посадку переважного використання  за таблицею рекомендованих полів допусків для розмірів b і D при центруванні по D [4, табл. 4.59], яка призначена для нерухомого з’єднання.

Для нецентруючого діаметра d за таблицею полів допусків для розмірів нецетруючих діаметрів [4, табл. 4.62] поле допуску для втулки Н11, для валу за таблицею розмірів прямобічних шліцьових з’єднань [4, табл. 4.58] приймається d по d₁ ³ 12 мм.

 Обране шліцьове з’єднання позначається наступним чином

D - 6 ´ 13 ´ 16  ´ 3,5  

(при центруванні по D поля допусків нецентруючих діаметрів не вказують).

За ГОСТ 25347-82 [7] визначимо граничні відхилення та поля допусків:

- отвору Æ16 Н7 = 16^+0,018 , TD = ES - EI = 0,018 - 0 = 0,018 мм

- валу Æ16 js6 = 16 ± 0,0055, Td = es - ei = 0,0055 - (- 0,0055) = 0,011 мм

- втулка Æ13 Н11 = 13^+0,110 , TD = ES - EI = 0,11 - 0 = 0,11 мм

- ширина западин отвору 3,5 F8 = 3,5 , T = ES - EI = 0,028 - 0,01 = 0,018 мм

- товщина зубців валу 3,5 js7 = 3,5 ± 0,006, T = es - ei = 0,006 - ( -0,006 ) = 0,012 мм

Таблиця 2.5.2

Шліцьове з’єднання можна контролювати комплексними прохідними калібрами (калібр-пробка для шліцьового отвору та калібр-кільце для шліцьового валу) та поелементними непрохідними калібрами або на універсальних вимірювальних приладах. В спірних випадках контроль комплексним калібром є вирішальним. Пробковими та кільцевими комплексними калібрами контролюється взаємне розташування поверхонь з’єднання. Контроль шліцьового вала або втулки комплексним калібром є достатнім в одному положенні, без перевстановлення калібру. Контроль поелементним непрохідним калібром необхідно виконувати не менш, як в трьох різних положеннях. Якщо калібр проходить хоча б в одному з цих положень, контрольовану деталь вважають бракованою. Допуски калібрів для контролю шліцьових прямобочних з’єднань регламентовані ГОСТ 7951-80. Розрахунок комплексного калібру-пробки для контролю шліцьового отвору приведений в [пункті 2.3]