Посадка стакана в корпус

Обновлено: 05.10.2024

При конструировании применяют два основных метода выбора (назначения) посадок – метод аналогов и расчетный метод.

Первый метод заключается в том, что проектант отыскивает среди существующих машин с помощью справочника или другой чертежно-технической литературы случай применения подобных узлов в близких эксплуатационных условиях и назначает таким образом посадку. При необходимости проводят контрольные эксперименты.

Второй метод широко используется при назначении посадок в подшипниках жидкостного трения, где зазор может быть вычислен в зависимости от регулируемых факторов, а также в тепловых посадках и для посадок с гарантированным натягом.

Посадки выбирают в зависимости от назначения, условий работы деталей и механизмов, их точности, условий сборки. В первую очередь должны применяться предпочтительные посадки.

При выборе посадок методом аналогов рекомендуется вносить коррективы с помощью табл. 5.1, в которой учитывается влияние некоторых общих факторов, таких как тепловой режим, длина сопрягаемых поверхностей, требования к монтажу и демонтажу и т.п.

При размерах от 1 до 3150 мм в посадках более точных квалитетов (до 9-го) по технологическим соображениям для отверстий рекомендуется назначать допуск больший, чем для вала (примерно на 1 квалитет грубее). В 9-12 квалитетах рекомендуются посадки с одинаковыми допусками отверстиями и вала.

В зависимости от схемы расположения подшипников стаканы конструируют по одному из вариантов, представленных на рис. 1. При постановке стакана в корпус с натягом фланец выполняют уменьшенным без отверстий под винты.

Рис. 1. Конструкции стаканов для подшипников: а – для универсальной сборки; б – для двух конических подшипников (внутри стакана); в – для двух конических подшипников (один снаружи и один внутри); г – для двух конических подшипников с буртами

Стаканы обычно выполняют из чугунного литья марки СЧ15 и из стали, которые применяют в чугунном или силуминовом корпусе при значительных нагрузках.

Толщину стенки стаканов δ, мм, принимают в зависимости от диаметра D отверстия стакана под подшипник по табл. 1.

Таблица 1. Выбор толщины стенки стакана δ

Толщину упорного буртика δ1 и толщину фланца δ2 (рис. 1) принимают: δ1 ≈ δ; δ2 ≈ 1,2δ. Высоту упорного буртика h назначают по той же зависимости, что и высоту заплечика вала (табл. 4) по формуле:

Диаметр фланца Dф следует выполнять минимальным. Для этого принимают:

где d – диаметр винта. Число винтов для крепления стакана к корпусу – в табл. 2.

Таблица 2. Число винтов для крепления стакана к корпусу

Вместо фланца может быть выполнен буртик, наружный диаметр которого равен:

а высота его равна высоте фланца.

У торцов наружной цилиндрической поверхности и отверстия стакана выполняют фаски для удобства его установки в корпус и монтажа подшипников (рис. 1). Чтобы торец фланца стакана и торец корпуса сопрягались по плоскости, в углу на наружной поверхности стакана выполняют канавку для выхода шлифовального круга такого же профиля и размеров, как для валов (табл. 2).

Для уменьшения наружной посадочной поверхности стакана иногда делают занижение в средней части сопрягаемой поверхности стакана (лучше, где нет подшипника) или на выступающей части из корпуса до 0,5 ÷ 1,0 мм на диаметр (рис. 2).

Рис. 2. Посадка стакана в корпус

Длину посадочных участков внутри стакана берут равной или на 1-2 мм больше ширины кольца подшипника. Канавки в отверстиях стаканов делать не следует, поскольку их выполнять сложнее, чем на наружной поверхности. Кроме того, они затрудняют установку подшипников.

Стаканы для подшипников вала конической шестерни перемещают при сборке для регулировки осевого положения конической шестерни. Для этого применяют посадку стакана в корпусе H7/js6. Другие стаканы после их установки в корпус остаются неподвижными. Тогда применяют посадки типа H7/ k6 или H7/m6.

2. Конструкция крышек и уплотнений для подшипников

Осевое положение вала в корпусе определяется с помощью торцовых крышек. Торцовые крышки должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать осевые нагрузки, передаваемые валами через наружные кольца подшипников.

Крышки подшипников изготовляют из чугуна марки СЧ15. Различают крышки глухие и с отверстиями для прохода валов (табл. 3). Крышки изготовляются с центрирующим выступом и без него. Центрирующий выступ обычно контактирует с наружным кольцом подшипника для фиксирования положения вала в корпусе. Наружный диаметр выступа равен диаметру расточки под подшипник по посадке h9, а внутренний соответствует размеру t в стакане. Толщина и наружный диаметр фланца, диаметр, на котором расположены отверстия и их количество, определяются так же, как для стакана.

Если крышка не имеет контакта с подшипником, то она может быть выполнена без центрирующего пояска (плоской) (табл. 3, тип 1).

Если крышка выполнена с отверстием для прохода вала, то она отличается тем, что в ней, как правило, предусматривается место для установки уплотнения, которое защищает подшипник от попадания грязи и от вытекания смазки. Наличие уплотнения и деталей крепления подшипника на валу определяет в осевом сечении конфигурацию торцовой наружной и внутренней поверхности крышки (табл. 3, тип 2 и 3).

Таблица 3. Размеры глухих прижимных крышек

Уплотнения валов, размещаемых в крышках, приведены на рис. 3.

Рис. 3. Уплотнения валов, размещаемых в крышках: а – манжетное; б – щелевое (l=0,2…0,4; t=4,5…6; r=1,2…2); в – лабиринтное (l=0,2…0,4; f1=1…2; f2=1,5…3)

Так как щелевые уплотнения недостаточно надежно защищают подшипники от попадания пыли и грязи, то их применяют для подшипников качения машин, работающих в чистой и сухой воздушной среде (табл. 4).

Лабиринтные уплотнения (рис. 3, в) самые надежные, особенно при больших частотах вращения валов. Уплотнения, основанные на действии центробежной силы, применяют в качестве наружных и внутренних. В ответственных случаях применяют комбинированные уплотнения.

Таблица 4. Размеры щелевых уплотнений с кольцевыми проточками, мм

3. Уплотнения манжетные резиновые армированные для валов

Уплотнения манжетные резиновые армированные для валов предназначены для работы в среде минеральных масел и воды при избыточном давлении не более 5 Н/см 2 и в интервале температур от минус 45 до 120°С и кратковременно (не более 2 ч) до 130°С. Манжета не должна нагреваться выше 90°С. При шлифованных шейках вала под уплотнение окружная скорость поверхности шейки вала может достигать 8 м/с, при полированных – выше (рис. 3, а).

Уплотнения манжетные резиновые армированные для валов предназначены предотвратить вытекание масла в месте выхода вращающегося вала из корпуса. Манжета предотвращает также попадание воды и грязи в корпус. Разность давлений по обе стороны манжеты не должна превышать 5 Н/см 2 .

К сопряженным деталям предъявляются следующие требования:

а) твердость поверхности трения не менее 50 HRC;
б) допускаемое отклонение не более h11;
в) шероховатость не ниже Ra=0,32 с последующей полировкой, не допускаются продольные риски и другие дефекты;

для посадочного гнезда (отверстия)

а) допускаемое отклонение по Н8;
б) шероховатость поверхности не ниже Ra 2,5.

Для монтажа манжеты необходимо предусматривать заходную фаску 15° (рис. 4). Рабочая кромка манжеты при снятой пружине должна без зазора прилегать к валу по всей окружности. К рабочей кромке манжеты должен быть обеспечен доступ смазки.

Таблица 5. Размеры уплотнений манжетных резиновых армированных, мм

Таблица 6. Размеры прижимных крышек с отверстиями для манжетных уплотнений, мм

Рис. 4. Защита для манжеты

При запыленности внешней среды перед манжетой необходимо устанавливать защитные устройства (отражатели, уплотнения с кольцевыми проточками, лабиринтные уплотнения и др.). Для предохранения манжеты от выворачивания при перепаде давления более 5 Н/см 2 , а также при сборке и работе рекомендуется применять конусный упор 1 (рис. 4), и для защиты вала от износа рекомендуется устанавливать втулку 2.

Размеры уплотнений манжетных резиновых приведены в табл. 5.

Размеры крышек под уплотнения манжетные резиновые приведены в табл. 6.

4. Войлочные уплотнения

Твердость шейки вала рекомендуют не менее 45 HRC.

Войлочные уплотнения не рекомендуют применять в ответственных конструкциях и в условиях повышенной загрязненности окружающей среды; при наличии избыточного давления с одной из сторон кольца и при температурах свыше 90°С.

При работе войлочных уплотнений в среде, вызывающей повышенный износ валов, рекомендуется устанавливать на вал защитные втулки диаметром d (табл. 7).

Таблица 7. Размеры войлочных уплотнений и канавок для них, мм

При работе в сильно загрязненной, пыльной и влажной среде рекомендуется применять войлочные кольца в сочетании с уплотнениями с кольцевыми проточками и с лабиринтными уплотнениями.

Контактные уплотнения в виде колец из войлока или фетра (табл. 7) перед укладкой в расточку в крышке пропитывают маслом, нагретым до 80-90°С.

Войлочные уплотнения более эффективны при консистентной смазке; допустимая температура – от -50 до 120°С.

5. Уплотнение кольцами из латуни, текстолита и графита

При обильной смазке применяются уплотнения из латунных колец 1 типа поршневых (рис. 5).

Рис. 5. Уплотнения из латунных колец

Каждое кольцо закладывается в паз и силой упругости материала прижимается наружной поверхностью к сопряженной детали. В зависимости от интенсивности разбрызгивания масла в картере, устанавливают от одного до четырех уплотнительных колец.

К подобным же уплотнениям относятся текстолитовые кольца или кольца из прессованного графита, состоящие из двухтрех частей, вставленных в крышку подшипника и прижатых к валу пружинами (рис. 6).

Рис. 6. Уплотнение, состоящее из графитовых или текстолитовых разъемных колец

Давление кольца на вал не должно превышать 5-6 Н/см2. Уплотнения из графита могут работать при окружной скорости до

60 м/с и температуре до 360° и допускают давление до 320 Н/см2.

6. Уплотнение центробежного типа

Защитные кольца на внешней поверхности (рис. 7) имеют ребро треугольного сечения и вращаются вместе с валом. При этом вытекающее из подшипника масло отбрасывается центробежной силой на стенку корпуса и возвращается в подшипник. Размеры этих колец приведены в табл. 8.

Таблица 8. Размеры центробежных колец

Рис. 7. Защитные уплотнения центробежного типа

Для предотвращения вытекания смазочного материала из корпуса редуктора или выноса его в виде масляного тумана и брызг применяют различные уплотняющие материалы и устройства.

Разъемы составных корпусов герметизируют специальными мазями, наносимыми на плоскости разъема перед сборкой корпуса. Во фланцевых соединениях, когда положение фланца не определяет осевой зазор в подшипниковом узле, могут применяться также мягкие листовые прокладочные материалы.

Таблица 9. Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения, мм (ГОСТ 9833-73)

В настоящее время для герметизации фланцевых соединений широко применяют уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения (табл. 9).

7. Уплотнение круглым кольцом

Для герметизации стыков типа фланец-корпус с центровочным буртом применяют установки колец в канавку (табл. 10, б), в торец (табл. 10, в) и в фаску (табл. 10, г). Установка колец в канавку занимает больше места в осевом направлении, но удобна при совмещении с регулировочными прокладками между фланцем и корпусом для осевого зазора, поскольку в этом случае изменение толщины прокладок не связано с деформацией сечения кольца, которым производится уплотнение по посадочной поверхности. Размеры установочных мест под резиновые уплотнительные кольца круглого сечения приведены в табл. 10. Эти же кольца можно применять для уплотнения плоских стыков (не обязательно круговых). Для этого на одной из соединяемых деталей должна быть выполнена канавка. Примеры кругового уплотнения кольцами приведены в табл. 10.

Таблица 10. Размеры сечений круглых колец и установочных мест для них, мм

8. Защита подшипников

Для защиты подшипника от обильной жидкой смазки и от попадания в них продуктов износа применяют защитные шайбы (рис. 8; а, б).

Рис. 8. Внутренние уплотняющие устройства для подшипников: а и б – подвижные маслоотражательные кольца; в – неподвижное мазеудерживающее кольцо

На рис. 9 показано щелевое маслооотражательное подвижное уплотнение – диск с проточками для отделения консистентой смазки подшипника от жидкой смазки, применяемой для смазки зубчатого зацепления. Диск с буртиком b, равным заплечику, имеет 2-4 канавки треугольного профиля и наружный диаметр на 0,1-0,2 мм меньше наружного посадочного диаметра подшипника. Диск устанавливается так, чтобы его торец выступал из посадочного отверстия на 1-2 мм. К данной группе уплотнений относят также уплотнения с защитными с неподвижными шайбами (рис. 8, в).

Рис. 9. Щелевое подвижное уплотнение с проточками

Рис. 10. Торцовые уплотнения: а – исполнение I; б – исполнение II

9. Торцовые уплотнения

Торцовые уплотнения применяют при жидкой смазке. Торцовой частью (рис. 10) толщиной 0,5…0,6 мм уплотнение прижимается к торцу кольца подшипника и предохраняет подшипник от попадания продуктов износа и загрязнений и от вытекания масла. Размеры уплотнений приведены в табл. 11, где исполнение I предназначено для закрепления на валу, а исполнение II – для закрепления в корпусе.

Таблица 11. Уплотнительные торцовые (маслоотражательные) кольца

Конструкция стакана определяется схемой расположения подшипников. На рис. 7.1, а — г показаны варианты, наиболее часто встречающиеся на практике. Стаканы обычно выполняют литыми из чугуна марки СЧ15. Толщину (мм) стенки δ принимают в зависимости от диаметра (мм) отверстия D под подшипник по табл. 7.1. Толщина упорного буртика δ_χ и толщина фланца δ₂ (см. рис. 7.1, а — г):

Высоту заплечика t согласуют с размером фаски наружного кольца подшипника и возможностью его демонтажа вин-

Диаметр d (мм) и число винтов для крепления стакана к корпусу берут по табл. 7.2.

Минимальный диаметр фланца стакана О_ф получается, если принять

C = rf, D^ = D_a + [4 . 4,4)d.

Чтобы обеспечить сопряжение торцов фланца стакана и корпуса по плоскости, на наружной цилиндрической поверхности стакана перед торцом фланца делают канавку. На рис. 6.28, а показан профиль канавки на наружной поверхности стакана, а размеры ее элементов приведены в табл. 6.9.

Такие же канавки выполняют перед заплечиками стакана, по торцам которых устанавливаются наружные кольца подшипников (см. рис. 6.28, в, табл. 6.9). Иногда на наружной поверхности стакана делают проточку для уменьшения длины точно обрабатываемого участка (рис. 7.1, в). Длину точного участка / выполняют равной ширине наружного кольца подшипника.

В стаканах обычно размещают подшипники фиксирующей опоры вала-червяка (см. рис. 6.24) и опоры вала конической шестерни (см. рис. 6.22, 14.4). Стаканы для подшипников вала конической шестерни перемещают при сборке для регулирования осевого положения конической шестерни. В этом случае применяют посадку стакана в корпус — HT/j_s6. Другие стаканы после их установки в корпус остаются неподвижными. Тогда применяют посадки типа Я7//г6 или Я7/т6.

§ 2. КОНСТРУИРОВАНИЕ КРЫШЕК ПОДШИПНИКОВ

Крышки подшипников изготовляют из чугуна марки СЧ15. Различают крышки привертные и закладные.

На рис. 7.2, α — г показаны основные конструкции при- вертных крышек, на рис. 7.2, а, б, г — так называемых глухих, а на рис. 7.2, в — с отверстием для выходного конца вала.

Посадки выбирают в зависимости от назначения и условий работы оборудования и механизмов, их точности, условий сборки. При этом необходимо учитывать и возможность достижения точности при различных методах обработки изделия. В первую очередь должны применяться предпочтительные посадки. В основном применяют посадки в системе отверстия. Посадки системы вала целесообразны при использовании некоторых стандартных деталей (например подшипников качения) и в случаях применения вала постоянного диаметра по всей длине установки на него нескольких деталей с различными посадками.

Посадка - характер соединения деталей, определяемый значениями

получающихся в нем зазоров или натягов. Различают посадки: с зазором, при которых обеспечивается зазор в соединении; с натягом, при которых обеспечивается натяг в соединении, и переходные, при которых возможно получение, как зазора, так и натяга.

Взаимозаменяемость - свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в узле без дополнительной обработке их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла. В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, развития кооперирования и специализации производства, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.

Различные посадки могут быть осуществлены конструктором в системе отверстия или в системе вала. Обе системы находят применение в промышленной практике, но в разной степени. Система отверстия применяется чаще по ряду технологических и других причин; главнейшей из них является уменьшение потребностей производства в размерном (нерегулируемом) режущем инструменте для обработки отверстий (зенкерах, развертках, протяжках и пр.) и другой аналогичной технологической оснастке.

Система вала применяется:

в конструкциях машин и механизмов, когда детали могут быть изготовлены из пруткового калиброванного материала без обработки резанием сопрягаемых поверхностей;

при наличии длинных валов, а также трубчатых соединений, особенно тогда, когда на отдельных участках вала одного номинального размера необходимо поместить несколько деталей с разными посадками;

в случае применения стандартных деталей и узлов, выполненных по системе вала, например в соединениях наружных колец подшипников качения с отверстиями корпусов машин, шпонок с пазами во втулке и на валу и т.п.

При конструировании машин и механизмов очень важно выбрать соответствующие допуски (квалитеты) сопрягаемых размеров, так как это во многом предопределяет качество работы соединений, их долговечность, стоимость и производительность изготовления деталей.

Назначим на все сопрягаемые поверхности червячного редуктора посадки:

4.1.) Соединение крышка в стакан (поз. 3 и 2)

Это привертная крышка. Торцевые поверхности крышки в данном случае используются в качестве базовых для установки подшипников качения. Точное центрирование таких крышек по отверстию стакана не требуется. Поэтому поле допуска центрирующего отверстия принимаютd11. Так как по наружному диаметру был заранее выбран 7 квалитет, то и выбираем Н7 [3,табл.11.1].

4.2.) Посадка стакана поз.2 в корпус поз.1.

Для легкости установки стаканов в корпус желательно применение посадок с зазором. Но тогда возможно их смещение в пределах зазоров, что вызовет изменение положения оси вращения вала и, как следствие, увеличение концентрации нагрузки. Поэтому в соединениях стаканов с корпусом зазоры нежелательны. Так как этот стакан регулируем в осевом направлении, то назначаем посадку H7/js6 [3,табл. 10.1].

4.3.) Посадка стакана.

Стаканы применяют для удобства сборки. Стаканы для подшипников вала, как правило, перемещают при сборке для регулирования осевого положения конической шестерни.

Для надежной работы уплотнения применяется манжета. Она должна быть соосна оси вращений вала. Отклонения от соосности вызывают следующие две основные причины: радиальное при сборке смещение крышки относительно оси отверстия корпуса в пределах посадочного зазора, отклонение от соосности посадочной поверхности под манжету в крышке и оси центрирующей поверхности.

4.4.) Посадка втулки поз.13 в корпус поз.1 35-посадка с зазором применяют для неподвижно закрепляемых деталей при невысоких требованиях к точности механизмов, небольших нагрузках и необходимости обеспечить легкую сборку (зубчатые колеса муфты, шкивы и другие детали, соединяющиеся с валом шпонкой; корпуса подшипников качения, центрирование фланцевых соединений), а также в подвижных соединениях при медленных или редких поступательных и вращательных перемещениях.

4.5) Соединение ступени вала с отверстием зубчатого колеса поз.12, посадка переходная , чтобы свободно можно было собирать и разбирать изделие. Если же посадка будет с зазором, то при вращении колеса возникнет повышенное радиальное биение и эксцентриситет.

Например, на узле (см. рис. П.8.2, приложение 8) вначале выбираются посадки подшипников качения, затем посадка зубчатого колеса на вал и посадка стакана в корпусе, а уже затем посадка, связанная с установкой уплотнения, посадка проставочного кольца и крышки подшипника.

При назначении посадок необходимо применять соответствующие стандарты и нормативно-технические документы, устанавливающие виды посадок, предельные отклонения и порядок их выбора.

Например, выбор посадок подшипников качения, посадок типовых соединений (шпоночных, шли-цевых, резьбовых и т. д.), назначение предельных отклонений для деталей уплотнительных элементов, сопрягаемых со стандартной манжетой, и т. п.

• характер сопряжения (подвижное или неподвижное);

• основные конструктивные требования, предъявляемые к сопряжению (скорость относительного перемещения деталей, компенсация погрешностей монтажа, необходимость центрирования сопрягаемых деталей или величина и характер нагрузок, передаваемых сопряжением).

После выбора вида посадки необходимо решить вопрос о точности выполнения сопряжения. При этом не следует забывать, что излишне высокая точность выполнения деталей ведет к значительным и неоправданным затратам при их изготовлении.

Выбор квалитета зависит:

• от точностных требований непосредственно к сопряжению;

• от типа выбранной посадки, например, при применении переходных посадок изменение квалитета незначительно;

• от точности, обусловленной эксплуатационным назначением механизма или машины в целом, особенно это относится к ответственным сопряжениям, например, точность сопряжения деталей в коробке скоростей прецизионного станка может значительно отличаться от точности посадок аналогичных деталей в коробке скоростей трактора.

В общих чертах можно указать на следующее применение квалитетов.

Квалитеты 4-й и 5-й применяются сравнительно редко, в особо точных соединениях, требующих высокой однородности зазора или натяга (приборные подшипники в корпусах и на валах, высокоточные зубчатые колеса на валах и оправках в измерительных приборах).

Квалитеты 6-й и 7-й применяются для ответственных соединений в механизмах, где к посадкам предъявляются высокие требования в отношении определенности зазоров и натягов для обеспечения точности перемещений, плавного хода, герметичности соединения, механической прочности сопрягаемых деталей, а также для обеспечения точной сборки деталей (подшипники качения нормальной точности в корпусах и на валах, зубчатые колеса высокой и средней точности на валах, подшипники скольжения и т. п.).

Квалитет 10-й применяется в посадках с зазором и в тех же случаях, что и 9-й, если условия эксплуатации допускают некоторое увеличение колебания зазоров в соединениях. Квалитеты 11-й и 12-й применяются в соединениях, где необходимы большие зазоры и допустимы их значительные колебания (грубая сборка). Эти квалитеты распространены в неответственных соединениях машин (крышки, фланцы, дистанционные кольца и т. п.).

Эта лекция взята со страницы лекций по допускам и посадкам:

Возможно вам будут полезны эти страницы:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: