В машиностроении нередко приходится иметь дело с угловыми размерами и допусками на них, коническими соединениями и их взаимозаменяемостью.
Гладкие конические соединения внутреннего конуса «конус — втулка» с наружным «конус — вал» имеют разнообразное применение. Они имеют следующие преимущества перед цилиндрическими: можно регулировать величину зазора или натяга относительным смещением деталей вдоль оси; передают большие крутящие момент, чем посадки с натягом, при этом их можно часто разбирать и собирать; конические соединения обеспечивают хорошее центрирование деталей и герметичность. Герметичность достигается индивидуальной притиркой деталей по коническим поверхностям, вследствие чего герметичные детали (запорные краны, клапаны четырехтактных двигателей, запорные иглы карбюраторов и т.п.) функционально не взаимозаменяемы.
Конусы, как наружные, так и внутренние, характеризуются диаметром большого основания D (рис.1), диаметром малого основания d, углом конуса α, углом α/2 и длиной конуса L.
Рис. 1. Параметры конуса
Основные элементы конуса связаны соотношением
где C — конусность; i — уклон.
По своему назначению и конструкции конусы могут быть:
- центрирующими — для обеспечения высокой точности центрирования;
- силовыми — для передачи крутящих моментов;
- герметичными — для ликвидации возможностей утечки жидкостей и газов;
- закрепительными — для крепления деталей в строго определенном положении с помощью различных клиньев, конических штифтов, болтов и т.д.
уплотнительными — для уплотнения конических соединений;
- регулирующими — для изменения частоты вращения в различных фрикционных и других механизмах;
- свободными — несопрягаемыми.
С целью обеспечения взаимозаменяемости установлены ряды нормальных углов и ряды нормальных конусностей.
Различные углы, применяемые при конструировании и изготовлении деталей машин и приборов, инструмента, приспособлений и др. можно разделить на три основные группы:
-Нормальные углы общего назначения, размеры которых во многих случаях являются независимыми, так как не связаны расчетными зависимостями с другими принятыми линейными или угловыми параметрами (фаски, скосы, наклонные поверхности, штамповочные и литейные уклоны).
-Нормальные углы специального назначения имеют ограниченное применение, так как используются в стандартизованных специальных деталях (например, конусы Морзе, инструментальные конусы, конические трубные резьбы и калибры, шпиндели и оправки станков и т.д.).
Типы технических соединений деталей
... конической. Резьба получается путем нарезания на поверхности детали винтовых ... основной плоскости общие размеры с метрической резьбой ГОСТ 9150-81, поэтому так же, как коническая дюймовая, может образовывать соединения наружной конической ... поверхности конуса вращения – конической, по ... коническую дюймовую (угол профиля – 60º, конусность – 1:16) по ГОСТ 6111-52* (рис. 5) применяют в соединениях ...
-Специальные углы, размеры которых связаны расчетными зависимостями с другими принятыми линейными и угловыми размерами. Например, угол подъема спирали червячной фрезы зависит от диаметра фрезы и шага спирали, т. Е. является производным размером.
Углы общего назначения имеют наибольшее распространение и их размеры определены ГОСТ 8908 — 81. Этот стандарт регламентирует допуски углов конусов и ряды нормальных углов. Им же установлено 17 степеней точности допусков углов, где допуск 17-ой степени точности является самым грубым.
Обозначая допуск угла определенной точности символом АТ, следует добавлять и цифровую индексацию степени точности, например АТ1, АТ3 и т.д.
Широкое применение угловых размеров на практике привело к необходимости их регламентирования. ГОСТ 8908 — 81 стандартизирует нормальные углы и разделяет их на три ряда:
- Ряд 1 — 0, 5, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120;
- Ряд 2 — 30′, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 40, 75;
- Ряд 3 — 15′, 45′, 130′, 230′, 9, 12, 18, 22, 25, 35, 50, 55, 65, 77, 80, 85, 100, 110, 135, 150, 165, 180, 270, 360.
При определении допусков используется связь между размерами D, d, α и L.
Допустимые параметры конусов не могут назначаться независимо друг от друга.
Назначение допусков углов конуса согласно ГОСТ 8908 — 81 зависит от длины конуса L (для конусов с конусностью не более 1: 3, рис 2) и от длины образующей (для конусов с конусностью более 1: 3, рис 3)
Допуски углов призматических элементов деталей следует назначать в зависимости от номинальной длины меньшей стороны угла (рис.4)
Рис. 2. Допуски угла конуса с конусностью не более 1 : 3.
Рис. 3. Допуски угла конуса конусностью более 1 : 3.
Рис. 4. Допуски углов призматических элементов.
Стандарт определяет следующие обозначения допусков углов:
- AT — допуск угла (разность между наибольшим и наименьшим предельными углами);
- допуск угла, выраженный в угловых единицах;
- округленное значение допуска угла в градусах, минутах, секундах;
- допуск угла, выраженный отрезком на перпендикуляре к стороне угла, противолежащий к углу на расстоянии от вершины этого угла.
- допуск угла конуса, выраженный допуском на разность диаметров в двух нормальных к оси сечения конуса на заданном расстоянии L между ними (определяется по перпендикуляру к оси конуса).
Значение в микрорадианах является исходным при определении допусков на заданной длине L или .
Значение получают округлением точных значений .
Значение определяют по формуле
где — в микрометрых, — в микрорадианах,
- в миллиметрах.
Значение относится только к конусам с конусностью не более 1 : 3, для которых = (разность не превышает 2%).
Для конусов с конусностью более 1 : 3 значение следует определять по формуле
где — номинальный угол конуса.
Допуски углов могут быть расположены в плюс (+ AT), в минус (AT) или симметрично () относительно номинального угла (рис. 5 и рис. 6)
Государственная система стандартизации. Допуски и посадки шпоночных ...
... втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу). 3. Допуски и посадки шпоночных соединений Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного ... отверстия. Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга . Системой допусков и посадок установлено, что в каждом ...
Рис. 5. Схемы расположения допусков углов
Рис. 6.Схемы расположения допусков углов конусов
Допуски и посадки конических соединений
В системе допусков конусов используется два способа нормирования допусков диаметра конуса.
Способ 1 — допуск на диаметр конуса (рис. 7) устанавливаемый по квалитетам точности согласно ГОСТ 25346 — 89.этот допуск одинаков в любом поперечном сечении конуса и определяет положение двух предельных конусов (наружный и внутренний), между которыми должны находиться все точки поверхности действительного конуса. Этот же допуск ограничивает отклонения угла конуса и отклонения формы конуса, если они не ограничены меньшими допусками.
Рис. 7. Действительный и предельные конусы
Способ 2 — допуск на диаметр в конкретном сечении . Этот допуск не ограничивает форму конуса на его угол. Допуск формы конуса равен сумме допусков круглости поперечного сечения конуса и прямолинейности его образующих.
Допуски на диаметры конуса и устанавливаются по квалитетам точности согласно ГОСТ 25346 — 89. В зависимости от того как сопрягаются два конических изделия (наружный и внутренний конусы) при одинаковом номинальном угле конуса и разном способе фиксации осевого положения, посадки могут быть с зазором, натягом и переходные.
Характер посадки обуславливается изменением базового расстояния, т.е. осевого расстояния между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов. В зависимости от способа фиксации взаимного осевого положения сопрягаемых конусов посадки подразделяют: 1) посадка с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых конусов; при этом способе фиксации возможно получение посадок с зазором, переходных и с натягом (рис. 8); 2) посадка с фиксацией по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями; при этом способе фиксации возможно получение посадок с зазором, переходных и с натягом (рис. 9); 3) посадка с фиксацией по заданному осевому смещению , сопрягаемых конусов от их начального положения; при этом способе фиксации возможно получение посадок с зазором и с натягом (рис.10); 4) посадка с фиксацией по заданному усилию запрессовки, прилагаемому в начальном положении сопрягаемых конусов; при этом способе фиксации возможно получение посадок с натягом (рис. 11).
Рис. 8. Посадки с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых конусов
Рис. 9. Посадки с фиксацией по заданному осевому расстоянию
Рис. 10. Посадки с фиксацией по заданному осевому смещению
Рис. 11. Посадки с фиксацией по заданному усилию запрессовки
Соединения деталей посредством посадок с гарантированным натягом ...
... посадку, выбирают по условиям неподвижности соединения при заданной нагрузке без каких-либо дополнительных скреплений. Однако возможны случаи, когда намеченная посадка недопустима по условиям прочности сопрягаемых деталей, так как ее натяг ... Оно постепенно вытесняет шпоночные и другие типы соединений. С помощью прессовых посадок с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, ...
В машиностроении используются разнообразные конические соединения, но наиболее распространены инструментальные конусы, выпускаемые двух типов:
метрические конусы с круглым значением конусности, т.е. к = 1 : 20, что соответствует углу 2 = 251’51’. Номер конуса (4, 6,
