1.3 Сопряжения поверхностей деталей. Увязка сопряженных размеров

Когда снимаются эскизы с единичных, не связанных между собой деталей, основное внимание при нанесении размеров обращается на связь с технологией их изготовления [4].

Детали, из которых собираются машины и отдельные их узлы, взаимосвязаны. Поэтому, проставляя размеры на эскизах таких деталей, необходимо учитывать не только технологию их изготовления, но и конструктивные особенности, а также положение данной детали в изделии.

Две или несколько деталей, подвижно или неподвижно соединенных друг с другом, называются сопрягаемыми. Поверхности или размеры, по которым происходит сопряжение деталей, также называются сопряженными.

Сопряженные размеры определяют взаимное положение двух или нескольких деталей в изделии. Они обеспечивают возможность сборки и разборки, а также требуемую взаимозаменяемость. Под взаимозаменяемостью понимается возможность замены при сборке или ремонте одних деталей другими, выполненными по тем же чертежам без дополнительной пригонки.

Прочие, не связанные между собой размеры и поверхности, не влияют непосредственно на характер соединения деталей, они определяются прочностью детали, ее весом, габаритом и т.п.

Сопрягаемые поверхности и их размеры могут быть охватывающими и охватываемыми. Поверхность внешней детали называют охватывающей, внутренней – охватываемой.

Размер, общий для охватывающей и охватываемой поверхностей, называется номинальным. Характер соединения определяется разностью между охватывающим и охватываемым размерами. Сопряжения деталей осуществляются в основном по цилиндрическим, коническим, сферическим или плоским поверхностям.

1.3.1 Цилиндрические сопряжения являются наиболее распространенными. Они используются в механизмах вращательного и преобразовательного движения – в опорах валов, при установке втулок в корпусах, в соединениях шкивов и шестерен с валами или осями.

Такие соединения могут быть подвижными или неподвижными. Если номинальные размеры сопрягаемых поверхностей одинаковы, то на сборочном чертеже они изображаются одной линией и указывается номинальный размер (Ø 30 в соответствии с рисунком 1.6).

Рисунок 1.6 – Обозначение номинального диаметра сопрягаемых поверхностей

Если охватывающий размер больше охватываемого, то разность между указанными размерами образует зазор, который изображается на сборочном чертеже (Ø 40 и Ø 42 в соответствии с рисунком 1.6).

Особенностью конструктивного выполнения сборочных соединений по цилиндрической поверхности является то, что сопряжение двух деталей целесообразно выполнять лишь по одной соосной поверхности (сопряжение деталей по двум концентрическим поверхностям трудновыполнимо), при этом торцовое соприкосновение деталей допускается также не более, чем по одной плоскости.

На рисунке 1.6 приведена установка седла в корпусе вентиля. Соприкосновение двух деталей происходит по плоскости и цилиндрической поверхности Ø 30, что обеспечивает центрирование оси седла. Характер сопряжения деталей зависит от условий работы изделия. Чем точнее сопряжение, тем сложнее и дороже его производство. Поэтому там, где по условиям работы не требуется большой точности в изготовлении, детали могут соединяться между собой с зазором. Номинальные размеры на эскизах соответствующих деталей должны обеспечивать этот зазор.

В соединении шпинделя с маховиком необходимо предусмотреть зазор "с" (в соответствии с рисунком 1.9, вариант а), обеспечивающий возможность плотного прижатия шпинделя к маховику по плоскости соприкосновения путем затяжки гайки. Величина данного зазора зависит от сбега резьбы на конце шпинделя, т.к. навернуть гайку на неполноценно нарезанную часть резьбы невозможно.

При креплении фланцев соосность отверстий под крепежные болты или винты обеспечивается одинаковой координацией их центров на эскизах сопрягаемых деталей. Детали, соединяемые резьбой, должны иметь один и тот же тип и размер резьбы. Рабочая длина болтов, шпилек и винтов является также сопряженным размером.

1.3.2 Путем сопряжения деталей по конической поверхности может быть выполнено три типа соединений – плотные (герметичные), подвижные и неподвижные.

Плотные, или герметичные, применяют в арматуре трубопроводов (пробковые краны), в клапанных устройствах различных регуляторов, насосов и т.п.

Примером подвижных конических соединений являются опоры шпинделей металлорежущих станков в подшипниках скольжения.

Неподвижные конические соединения используют при посадке хвостовиков режущих инструментов, в соединительных муфтах, при установке конических штифтов и т.п.

Коническое сопряжение состоит из конической поверхности охватываемой детали (пробка), называемой наружным конусом, и поверхности охватывающей детали (корпус), называемой внутренним конусом, в соответствии с рисунком 1.7.

В конических сопряжениях различают следующие основные элементы:

а) база конуса (обычно принимается один из плоских торцов конической поверхности, перпендикулярных к оси конуса);

б) расчетное сечение – сечение конуса, перпендикулярное к оси, расположенное на определенном расстоянии от базы конуса;

в) базовое расстояние – расстояние расчетного сечения до базы конуса;

г) конусность k – отношение разности диаметров двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними. ГОСТ 8953-81 устанавливает нормальные конусности для конических соединений общего назначения. Поэтому полученная расчетом конусность должна быть скорректирована по соответствующим таблицам.

Для обеспечения герметичности соединения пробки с корпусом необходимо совпадение конусностей сопрягающихся конических поверхностей. Конические поверхности обеих деталей задаются высотой конуса, диаметром в плоскости базы и конусностью. Так, коническая поверхность на эскизе пробки задается высотой конуса L , диаметром D и конусностью k , а на эскизе корпуса – высотой l , диаметром d и конусностью k в соответствии с рисунком 1.7.

1.3.3 При сопряжении по сферической поверхности получаются только подвижные соединения, которые применяются в конструкциях клапанов, в шарнирах, самоустанавливающихся опорах, шаровых сочленениях трубопроводов и т.п.

Сопряжение сферической и конической поверхностей может осуществляться так, как это показано на рисунке 1.8.

Рисунок 1.7 – Коническое сопряжение пробки и корпуса крана

Рисунок 1.8 – Сопряжение сферической и конической поверхностей

1.3.4 Плоские или пазовые сопряжения состоят обычно из двух параллельных или наклонных плоскостей, где две взаимосвязанные плоскости одной детали (паз) охватывают две плоскости другой детали в соответствии с рисунком 1.9, вариант б.

Если в изделии встречаются детали, обрабатываемые совместно, то на сборочном чертеже даются все необходимые данные для совместной обработки в соответствии с рисунком 1.9, вариант б. На эскизах деталей данного изделия никаких указаний, относящихся к совместной обработке при сборке, не делают.