Расположения и шероховатости поверхности

Общие требования при назначении допусков формы и расположе­ния даны в подразделе 5.1.3, а шероховатости поверхности — в разделе 3.4.

При выборе допусков формы и расположения на детали типа ва­лов все требования можно разделить на три группы.

Группа 1 связана с установкой подшипников качения — наиболее ответственных, точных и сложных изделий (назначение требований производится в соответствии с разделом 3.2) либо с созданием не­обходимых условий для работы подшипников скольжения (назначе­ние требований производится в соответствии с разделом 3.3).

Группа 2 — это группа требований, которые связаны с обеспече­нием точности зацеплений в зубчатых и червячных передачах.

Группа 3 — группа требований, ограничивающих неуравновешенность деталей.

При назначении допусков взаимного расположения различных элементов вала прежде всего необходимо выбрать базы, относительно которых они будут задаваться. В качестве баз следует всегда стремиться выбирать конструкторские базы, т. е. те поверхности, которые определяют по­ложение вала в механизме.

На рис. 5.5 приведена схема установки вала в механизме. Рабочей осью вала является ось, проходящая через середины посадочных поверхностей подшипников качения, которая и определя­ет положение вала. Поэтому в качестве базы используется общая ось двух шеек, обозначенная на рис. 5.5. буквами ДЕ..

Позиция 1. Допуск радиального биения посадочной поверхности для левого подшипника относи­тельно общей оси. Рекомендуется назначать вместо соосности, так как контроль данного парамет­ра осуществляется значительно проще, чем измерение соосности.

Назначение технического требования — обеспечение качественной работы подшипника ка­чения.

Радиальное биение определяется с учетом суммарного допустимого угла взаимного перекоса колец подшипника (см. разд. 3.2):

где =8' — допустимый угол взаимного перекоса колец подшипника № 306 класса точности О (см. табл. 3.8);

— угол, вызванный отклонением от соосности посадочной поверхности вала относительно общей оси;

= 1.5' — допустимый угол перекоса, вызванный торцовым биением заплечика вала (см. табл. 3.9);

— угол наклона упругой линии вала под действием нагрузки;

— угол, вызванный отклонением от соосности посадочной поверхности отверстия;

= 1.5' — допустимый угол, вызванный торцовым биением заплечика отверстия либо базовым торцом крышки подшипника (см. табл. 3.10).

Допускается принять:

= =

Величина отклонения от общей оси (рис. 5.6):

где k = ? 0.00029 — коэффициент перевода минут в радианы;

= 19 мм — длина правой шейки под подшипник;

= 0.5 • 0.00029 • 19 • 1.67 = 0.0046 мм;

=2? = 2 • 0.0046 = 0,0092 мм. Допуск на радиальное биение выбирается из соответствующей таблицы ГОСТ 24643—81:

TCR = 10 мкм.

Примечание. Следует помнить, что радиальное биение включает в себя и погрешность формы, поэтому допуск формы не должен быть по крайней мере больше .

В тех случаях, когда допуск формы больше, чем значение , допуск формы следует ужесточить. В нашем случае TFK = 2.5 мкм (см. позицию 8), что удовлетворяет высказанному условию.

Позиция 2. Допуск радиального биения посадочной поверхности для правого подшипника относи­тельно общей оси.

Радиальное биение определяется по такой же методике, как и в позиции 1. Только в данном случае необходимо учесть еще угол — угол, вызванный отклонением от соосности базовых по­верхностей стакана. Поэтому допускаемый угол перекоса, вызванный радиальным биением:

Допустимая величина отклонения от общей оси:

где = 68 мм — длина левой шейки вала, на которой установлен подшипник.

?_r=2?=2·0.0123=0.0246мм
Допуск на радиальное биение выбирается:

TCR = 25 мкм.

Позиция 3. Допуск торцового биения заппечика вала. Допуск задается на диаметре заплечика вала 38 мм.

Назначение технического требования — обеспечение качественной работы подшипника. Крепление левого подшипника соответствует схеме 1 (см. рис. 3.9, а). Значение допуска торцо­вого биения берется 25 мкм (см. табл. 3.9).

Принимаем в соответствии с табл. П.2.4, приложение 2:

ТСА = 20 мкм.

Позиция 4. Допуск торцового биения буртика вала. Допуск задается на диаметре буртика вала 50 мм.

Назначение технического требования — обеспечение норм контакта зубьев в передаче; обес­печение качественной работы правого подшипника.

При выборе допуска следует рассматривать четыре случая.

Случай 1. Зубчатое колесо сопрягается с валом по одной из рекомендуемых посадок с натягом Н7/р6; H7/r6; H7/s6 и имеет длинную ступицу (, рис. 5.7). Положение зубчатого колеса относительно вала полностью определяется его сопряжением по цилиндрической поверхности. В этом случае требования точности к торцу буртика вала не предъявляются.

Случай 2. Зубчатое колесо сопрягается с валом по одной из рекомендуемых посадок с натя­гом, но имеет короткую ступицу ( < 0.8). Допуск торцового биения на буртик вала назначают из условия, что при установке зубчатого колеса на вал отклонение от перпендикулярности буртика вызовет перекос колеса (рис. 5.7), а, следовательно, и погрешность в направлении зубьев F_?r. Это, в свою очередь, повлияет на контакт зубьев в передаче.

Поскольку погрешность в направлении зубьев зависит не только от торцового биения буртика вала, но и от перпендикулярности базового торца колеса и ряда других технологических причин, то практически можно допустить, чтобы торцовое биение вызывало не более 1/3 допуска на по­грешность направления зуба Fp по ГОСТ 1643—81.

Учитывая, что допуск на погрешности направления зуба задается на ширине зубчатого венца I, а допуск торцового биения — на диаметре буртика вала d_б, можно написать следующее выраже­ние для торцового биения:

Случай 3. Зубчатое колесо сопрягается с валом по переходной посадке. Торцовое биение бур­тика вала определяют независимо от длины ступицы по вышеприведенной формуле.

Примечание. Во 2-м и 3-м случаях, когда точно известно, что базовый торец колеса является базовым и при нарезании зубчатого венца, можно увеличить допуск до 0.5 F_?.

Случай 4. Зубчатое колесо свободно вращается на валу. Буртик вала не является базовым, а биение на него назначается из условия минимально допустимого торцового зазора, необходимо­го для свободного вращения колеса.

Приведенный пример механизма (см. рис. 5.5) соответствует рассмотренному 3-му случаю. При этом базовый торец колеса вследствие его несимметричности известен, и можно допустить, что во время нарезания зубчатого венца он будет использован в качестве технологической базы.

Наибольшее допускаемое торцовое биение буртика вала, определяемое из условия нормальной работы зубчатого колеса, вычисляется по формуле:

?=0,5(d_б/ )F_? = 0.5(50/30)9 = 7.5 мкм.

Значение F_? = 9 мкм выбирается по ГОСТ 1643—81 (см. табл. П.4.4, приложение 4) для цилин­дрических зубчатых передач либо по соответствующим стандартам для других видов зубчатых ко­лес.

Теперь рассмотрим влияние буртика на качество базирования подшипника качения. Наибольшее допускаемое значение биения буртика из условия нормальной работы правого под­шипника определяется в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 3.2:

где = 25 мкм (см. табл. 3.9) — допускаемое суммарное торцовое биение;

— торцовое биение заплечика вала;

— соответственно отклонения от параллельности торцов втулки и зубчатого колеса.

>?, поэтому допуск торцового биения выбирается из условия нормальной работы зубчатого колеса по ГОСТ 24643—81 (см. табл. П.2.4, приложение 2):

ТСА = 6 мкм.

Позиция 5. Допуск радиального биения посадочной поверхности для зубчатого колеса.

Назначение технического требования — обеспечение выполнения норм кинематической точно­сти передачи.

Величина допуска радиального биения шейки вала выбирается в зависимости от допуска на ра­диальное биение зубчатого венца F_r

Радиальное биение зубчатого венца вызывают три вида погрешностей:

• радиальное биение подшипников качения;

• радиальное биение посадочной поверхности вала относительно общей оси;

• биение зубчатого венца колеса относительно оси посадочного отверстия.

Поэтому можно допустить, чтобы радиальное биение посадочной поверхности вала было не бо­лее 1/3 F_r

Наибольшее допускаемое радиальное биение посадочной поверхности вала:

Значение Fr выбирается по ГОСТ 1643—81 (см. разделы 2.6 и 5.4) для цилиндрических зубча­тых передач либо по соответствующим стандартам для других видов зубчатых колес.

Допуск радиального биения выбирается по ГОСТ 24643—81 (см. табл. П.2.5, приложение 2):

TCR = 12 мкм.

Примечание. Допускается назначить TCR = 16 мкм, что не предусмотрено степенью точности для данно­го интервала номинальных размеров, но это числовое значение соответствует ряду, указанному в стандарте (см. табл. П.2.1, приложение 2).

Позиция 6. Допуск радиального биения посадочных поверхностей для муфт, шкивов, звездочек. Допуск задается на диаметре посадочной поверхности по табл. 5.1.

Назначение технического требования — ограничение возможного дисбаланса как самого вала, так и вала в сборе с деталью. Принимается, что частота вращения вала равна 1460 мин-¹. Допуск радиального биения принимается по ГОСТ 24643—81:

TCR = 10 мкм.

Таблица 5.1

Позиция 7. Допуск радиального биения поверхности вала под манжетное уплотнение. Допуск при­нимается по данным [8, 9] табл. 5.2.

Назначение технического требования — не допускать значительной амплитуды колебаний рабо­чей кромки манжеты, вызывающих усталостные разрушения резины. Допуск на радиальное биение:

TCR = 25 мкм.

Таблица 5.2

Позиция 8. Допуск формы посадочных поверхностей для подшипников качения. Допуск круглости и допуск профиля продольного сечения выбираются в соответствии с разделом 3.2.

Назначение технического требования — обеспечение качественной работы подшипников качения. Отклонения от круглости и от профиля продольного сечения не должны превышать IT/4:

EFK = EFP = 0.25 IT,

где IT = 13 мкм — допуск размера посадочной поверхности вала.

EFK = EFP = 0.25 • 13 = 3.2 мкм.

Допуск формы:

TFK = TFP = 2.5 мкм.

Позиция 9. Допуск симметричности расположения боковых сторон шлицев.

Назначение технического требования — обеспечение равномерности контакта боковых поверх­ностей шлицев в сопряжении.

Допуск принимается по табл. 2.7 раздела 2.2.

TPS = 12 мкм.

Позиция 10. Допуск симметричности расположения шпоночного паза отклонения на глубину и дли­ну шпоночного паза.

В основу рекомендаций по выбору того или иного вида технических требований положены ре­зультаты анализа стандарта, устанавливающего допуски и посадки на призматические шпоночные соединения (ГОСТ 23360—78), стандартов на калибры для шпоночных соединений (ГОСТ 24109—80...ГОСТ 24121—80), а также рекомендации В. Д. Мягкова и П. Ф. Дунаева [7, 8, 10].

Рекомендации, приведенные в табл. 5.3, в равной степени относятся к шпоночным пазам, рас­положенным как на валах, так и в отверстиях.

Таблица 5.3

Вид допуска взаимного расположения шпоночного паза и его рекомендуемое значение	Характеристика технического требования	Рекомендации по применению
Допуск симметричности, зависимый, принимается равным нулю.	1.Обеспечивается сравнительно высокая равномерность контакта рабочих поверхностей шпонки и паза. 2. Обеспечивается заданная посадка. 3.Подгонка при сборке исключа­ется. 4.Технология изготовления более сложная. 5. Необходимость контроля комплексными калибрами по ГОСТ 24109—80 — ГОСТ 24121—80.	1. В серийном и массовом производстве. 2. Для направляющих шпонок.
Для одной шпонки: допуск симметричности - 2Тш; допуск параллельности - 0.5 Тш; Для двух шпонок: допуск симметричности - 0.5 Тш; допуск параллельности - 0.5 Тш; где Тш — допуск на ширину паза.	1. Обеспечивается более низкая равномерность контакта рабочих поверхностей шпонки и паза. 2. Характер посадки нарушается. 3. В отдельных случаях требуется подгонка при сборке. 4. Технология изготовления значительно проще. 5. Нет необходимости в применении специальных калибров.	1. В единичном производстве. 2. В серийном производстве при неподвижном соединении и поле допуска на ширину паза втулки D10.

При назначении допуска расположения шпоночного паза рекомендуется учитывать характер

производства и конкретные технологические возможности.

Отклонения на глубину шпоночного паза у вала и у втулки см. в табл. 2.4. Предельные отклонения длины шпоночного паза назначаются по Н15 в соответствии с

ГОСТ 23360—78 (см. раздел 2.1).

Позиция 11. Шероховатость поверхностей в шпоночном соединении.

В соответствии с рекомендациями [10] значение параметра Ra следует выбирать не более:

• для рабочих поверхностей пазов и шпонок — 1.6...3.2 мкм;

• для нерабочих поверхностей — 6.3... 12.6 мкм.

Позиция 12. Шероховатость посадочных поверхностей под подшипники качения.

Назначение технического требования — обеспечение заданного характера сопряжения.

Величина шероховатости выбирается по табл. 3.13, Ra = 1.25 мкм.

Учитывая, что допуски формы у посадочных поверхностей составляют (см. позицию 8) TFK=TFP = 2.5 мкм, принимаем Ra = 0.2 мкм.

Позиция 13. Шероховатость поверхностей зубчатых (шлицевых) соединений.

В соответствии с рекомендациями [10] значение параметра Ra следует выбирать по табл. 5.4.

Таблица 5.4

Позиция 14. Шероховатость поверхности заплечика вала.

Назначение технического требования — равномерное распределение нагрузки по поверхности заплечика и обеспечение необходимой точности положения зубчатого колеса.

В соответствии с рекомендациями в разделе «Шероховатость поверхности»:

r_z = 0.5 ТСА = 0.5 • 6 = 3 мкм;

R_a = 0.2 Rz = 0.2 • 3 = 0.6 мкм.

Принимаем (см. табл. П.3.1) Ra =0.4 мкм.

Позиция 15. Шероховатость посадочной поверхности под зубчатое колесо.

Назначение технического требования — обеспечение заданного характера сопряжения. В соответствии с указаниями в разделе 3.4 «Шероховатость поверхности» выбирается наимень­шее значение R_z из двух выражений:

1. R_z = 0.33 IT = 0.33 • 16 = 5.3 мкм;

2. R_z = 0.5 TCR = 0.5 • 12 = 6 мкм.

R_a = 0.2 R_z = 0.2-5.3 = 1.06 мкм.

Принимаем R_a = 0.8 мкм.

Позиция 16. Шероховатость поверхности под манжетное уплотнение.

Назначение технического требования — предохранение манжеты от преждевременного износа. Назначается в соответствии с табл. 3.12: R_a = 0.4 мкм, полировать.