Понятие о размерах отклонениях допусках деталей. Понятия о размерах, допуске, предельных отклонениях. «Основы метрологии, стандартизации и сертификации»

Основы взаимозаменяемости

Взаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или заменять их без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе узла, агрегата и конструкции в целом. Указанные свойства изделий возникают в результате осуществления научно-технических мероприятий, объединяемых понятием "принцип взаимозаменяемости ".

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних - в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.

При полной взаимозаменяемости:

упрощается процесс сборки - он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации;

появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод;

создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод-поставщик изготовляет унифицированные изделия, сборочные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделия);

упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).

Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения - по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения.

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.

Уровень взаимозаменяемости производства можно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемости К в, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения к единице является объективным показателем технического уровня производства.

Совместимость - это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия в заданных эксплуатационных условиях.

Взаимозаменяемость, при которой обеспечивается работоспособность изделий с оптимальными и стабильными (в заданных пределах) во времени эксплуатационными показателями или с оптимальными показателями качества функционирования для сборочных единиц и взаимозаменяемость их по этим показателям, называют функциональной.

Функциональными являются геометрические, электрические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий или служебные функции сборочных единиц. Например, от зазора между поршнем и цилиндром (функционального параметра) зависит мощность двигателей (эксплуатационный показатель).

Классификация размеров по назначению и по виду соединяемых деталей.

При конструировании определяются линейные и угловые размеры детали, характеризующие ее величину и форму. Они назначаются на основе результатов расчета деталей на прочность и жесткость, а также исходя из обеспечения технологичности конструкции и других показателей в соответствии с функциональным назначением детали. На чертеже должны быть проставлены все размеры, необходимые для изготовления детали и ее контроля.

Размеры, непосредственно или косвенно влияющие на эксплуатационные показатели машины или служебные функции узлов и деталей, называются функциональными. Они могут быть как у сопрягаемых (например, у вала и отверстия), так и у несопрягаемых поверхностей (например, размер пера лопатки турбины, размеры каналов жиклеров карбюраторов и т. п.)

Параметр — это независимая или взаимосвязанная величина, характеризующая какое-либо изделие или явление (процесс) в целом или их отдельные свойства. Параметры определяют техническую характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, основных размеров, конструкции.

Размер — это числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный - это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. Номинальный размер - это основной размер, полученный на основе кинематических, динамических и прочностных расчетов или выбранный из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений.

Действительный - это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные - это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Предельные размеры на предписанной длине должны быть истолкованы следующим образом:

для отверстий  диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем проходной предел размера. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия не должен превышать непроходного предела размера;

для валов - диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем проходной предел размера. Дополнительно минимальный диаметр в любом месте вала не должен быть меньше, чем непроходной предел размера.

Наибольший предельный размер - это больший из двух предельных, наименьший - это меньший из двух предельных размеров (рис. 2.1). ГОСТом 25346-89 установлены связанные с предельными размерами новые термины - "проходной" и "непроходной" пределы.

Термин "проходной предел " применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала, нижнему  для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калибром.

Термин "непроходной предел " применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему  для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом непроходным калибром.

Отклонения размеров и допуски.

Отклонение - это алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - это алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Классификацию отклонений по геометрическим параметрам целесообразно рассмотреть на примере соединения вала и отверстия. Термин "вал" применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, термин "отверстие" - для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. Термины "вал" и "отверстие" относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы (например, ограниченным двумя параллельными плоскостями - шпоночное соединение).

Предельные отклонения подразделяют на верхнее и нижнее. Верхнее - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, нижнее отклонение - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Рис. 2.1. Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительны, отклонения вала отрицательны)

В ГОСТе 25346-89 приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия ЕS, вала - еs, нижнее отклонение отверстия EI, вала - ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклонения указаны в микрометрах (мкм), на чертежах - в миллиметрах (мм). Отклонения, равные нулю, не указываются. На рис. 2.1 даны примеры простановки отклонений на чертежах деталей и соединения.

Допуск- это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями (см. рис. 2.1). По ГОСТу 25346-89 введено понятие "допуск системы" - это стандартный допуск (любой из допусков), устанавливаемый данной системой допусков и посадок.

Нулевая линия - это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные - вниз (см. рис. 2.1).

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (см. рис. 2.1).

Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков (рис. 2.1, б ). При этом ось изделия (на рис. 2.1, б не показана) всегда располагают под схемой.

Контрольные вопросы

Что такая взаимозаменяемость?
Что такое размер?
Какие размеры бывает по назначению?
Номинальный, действительный и предельные размеры.
Какие отклонения бывает для размеров?
Что такой допуск?

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения.

Различают действительный, номинальный и предельные размеры.

Действительный размер – размер, установленный измерением с помощью средства измерения с допускаемой погрешностью измерения.

Под погрешностью измерения понимается отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер – размер, полученный в результате изготовления и значение которого нам не известно.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений.

Номинальный размер указывается на чертеже и является общий для отверстия и вала, образующих соединение и определяется на стадии разработки изделия исходя из функционального назначения деталей путем выполнения кинематических, динамических и прочностных расчетов с учетом конструктивных, технологических, эстетических и других условий.

Полученный таким образом номинальный размер должен быть округлен до значений, установленных ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». Стандартом в диапазоне от 0,001 до 20 000 мм предусмотрено четыре основных ряда размеров: Ra 5, Ra 10, Ra 20, Ra 40, а также один дополнительный ряд Ra 80. В каждом ряду размеры изменяются по геометрической профессии со следующими значениями знаменателей соответственно рядам: (Геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в котором каждое последующее число получается умножением предыдущего на одно и то же число - знаменатель прогрессии.)

В каждом десятичном интервале для каждого ряда содержится соответственно номеру ряда 5; 10; 20; 40 и 80 чисел. При установлении номинальных размеров предпочтение должно отдаваться рядам с более крупной градацией, например ряд Ra 5 следует предпочесть ряду Ra 10, ряд Ra 10 - ряду Ra 20 и т.д. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84) с некоторым округлением. Например, по R5 (знаменатель 1,6) берутся значения 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630 и т.д.

Стандарт на нормальные линейные размеры имеет большое экономическое значение, состоящее в том, что при сокращении числа номинальных размеров сокращается потребная номенклатура мерных режущих и измерительных инструментов (сверла, зенкеры, развертки, протяжки, калибры), штампов, приспособлений и другой технологической оснастки. При этом создаются условия для организации централизованного изготовления названных инструментов и оснастки на специализированных машиностроительных заводах.

Стандарт не распространяется на технологические межоперационные размеры и на размеры, связанные расчетными зависимостями с другими принятыми размерами или размерами стандартных комплектующих изделий.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Когда необходимо изготовить деталь, то размер должен задаваться двумя значениями, т.е. предельными допустимыми значениями. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший - наименьшим предельным размером. Размер годного элемента детали должен находиться между наибольшим и наименьшим допускаемыми предельными размерами.

Нормировать точность размера - это значит указать два его возможных (допускаемых) предельных размера.

Принято обозначать номинальный, действительный и предельные размеры соответственно: для отверстий - D, D Д, D max , D min ; для валов - d, d Д, d max , d mln .

Сравнивая действительный размер с предельными, можно судить о годности элемента детали. Условиями годности являются соотношения: для отверстий D min D Д; для валов D min Предельные размеры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изготовления; при этом предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или совпадать с ним.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (предельным или действительным) и соответствующим номинальным размером.

Для упрощения простановки размеров на чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения: верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Верхнее отклонение обозначается ES (Ecart Superieur) для отверстий и es - для валов; нижнее отклонение обозначается El (Ecart Interieur) для отверстий и ei - для валов.

Согласно определениям: для отверстий ES=D max -D; EI= D min -D; для валов es=d max –d; ei= d mln -d

Особенность отклонений заключается в том, что они всегда имеют знак (+) или (-). В частном случае одно из отклонений может быть равно нулю, т.е. один из предельных размеров может совпадать с номинальным значением.

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Допуск обозначается IT (International Tolerance) или T D - допуск отверстия и T d - допуск вала.

Согласно определению: допуск отверстия T D =D max -D min ; допуск вала Td=d max -d min . Допуск размера всегда положительная величина.

Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков.

Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нее (рис. 1.4 и 1.5)

При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю-охватывающую и внутреннюю -охватываемую поверхности. Один из размеров соприкасающихся поверхностей носит название охватывающий размер, а другой -охватываемый. Для круглых тел охватывающая поверхность носит общее название-отверстие, а охватываемая-вал, a соответствующие размеры называют- диаметр отверстия и диаметр вала.

Подвижное или неподвижное соединение деталей может быть выполнено за счёт отклонений сопряжённых размеров вала или отверстия в ту или иную сторону от их номинальных размеров.

Расчётный размер, проставляемый на чертеже, называется номинальным размером (фиг. 439). Номинальные размеры проставляются в миллиметрах.

Действительным размером называется фактический размер, полученный непосредственным измерением после обработки детали.

Предельными называются размеры, между которыми может колебаться действительный размер одного и того же элемента детали изготовленной партии. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший-наименьшим предельным размером.

Если у номинального размера на чертеже стоит только один предельный размер, например 25 +0,4 или 25 -0,1 , то это значит, что другой предельный размер совпадает с номинальным. Знак плюс показывает, что предельный размер больше номинального, а знак минус,-что предельный размер меньше номинального.

Действительный отклонением называется разность между действительным и номинальным размерами.

Верхним отклонением называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным.

Нижним отклонением называется разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Зазоры, натяги и посадки. Зазором называется положительная разность между размером отверстия и размером вала. Величина зазора определяет большую или меньшую степень свободы взаимного движения сопряжённых деталей.

Натягом называется отрицательная разность между размерами отверстия и вала, создающая (после сборки) неподвижное соединение.

Посадкой называется характер или тип соединения двух вставленных одна в другую деталей.

Все посадки разделяются на две группы: посадки подвижные и посадки неподвижные.

Подвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее свободу их относительного движения.

Неподвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее соответствующую степень прочности их соединения.

Различают следующие виды посадок, отличающихся друг от друга большим или меньшим зазором или большим или меньшим натягом.

Подвижные посадки Неподвижные посадки

Скользящая С Горячая Гр

Движения Д Прессовая Пр

Ходовая X Легкопрессовая Пл

Легкоходовая Л Глухая Г

Широкоходовая Ш Тугая T

Напряжённая H Плотная П

Система допусков. Различают две системы допусков: систему отверстия и систему вала.

Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры отверстия остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе отверстия достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров вала. В системе отверстия наименьшим предельным размером отверстия является его номинальный размер.

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же системы и степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры вала остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе вала достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров отверстия. В системе вала наибольшим предельным размером вала является его номинальный размер.

Допуск отверстия в системе отверстия всегда направлен в сторону увеличения отверстия (в тело), а допуск вала в системе вала-в сторону уменьшения вала (в тело). Основание систем обозначается: отверстие- буквой А, вал-буквой В. Отверстие в системе вала и вал в системе отверстия обозначаются буквами и цифрами соответствующих им посадок и класса точности.

В машиностроении принята преимущественно система отверстия.

5.1.3. Понятие о размерах и отклонениях

Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам удобнее рассматривать на примере валов и отверстий и их соединений.

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Определения даются по ГОСТ 25346-89 "Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений".

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров (см. раздел "Стандартизация"). Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Базой для нормальных линейных размеров являются предпочтительные числа, а в отдельных случаях их округленные значения.

Действительный размер - размер элемента, установленный измерением. Данный термин относится к случаю, когда измерение производится для определения годности размеров детали установленным требованиям. Под измерением понимают процесс нахождения значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а под погрешностью измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер - размер, полученный в результате обработки детали. Значение истинного размера неизвестно, так как невозможно выполнить измерение без погрешности. В связи с этим понятие "истинный размер" заменяется понятием "действительный размер".

Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер. Для предельного размера, которому соответствует наибольший объем материала, т. е. наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия, предусмотрен термин предел максимума материала; для предельного размера, которому соответствует наименьший объем материала, т. е. наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия, - предел минимума материала.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента (рис. 5.1)

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Из этих определений следует, что когда необходимо изготовить деталь, то ее размер должен задаваться двумя допустимыми значениями - наибольшим и наименьшим. У годной детали размер должен находиться между этими предельными значениями.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями (рис. 5.2).

Стандартный допуск П - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Допуск характеризует точность размера.

Поле допуска - поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 5.2).

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно.

Для указания номинального размера используется так называемая нулевая линия.

Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные - вниз (рис. 5.2).

Используя приведенные выше определения, можно вычислить следующие характеристики валов и отверстий.

Схематичное обозначение полей допусков

Для наглядности все рассмотренные понятия удобно представить графически (рис. 5.3).

На чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения от номинального размера. Учитывая, что отклонения мо-

гут быть положительными (+), отрицательными (-) и одно из них может равняться нулю, то возможны пять случаев положения поля допуска при графическом изображении:

1) верхнее и нижнее отклонения положительные;

2) верхнее отклонение положительное, а нижнее равно нулю;

3) верхнее отклонение положительное, а нижнее отклонение равно нулю;

4) верхнее отклонение равно нулю, а нижнее отклонение отрицательное;

5) верхнее и нижнее отклонения отрицательные.

На рис. 5.4, а приведены перечисленные случаи для отверстия, а на рис. 5.4, б - для вала.

Для удобства нормирования выделяют одно отклонение, которое характеризует положение поля допуска относительно номинального размера. Это отклонение получило название основного.

Основное отклонение - это одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Из формул (5.1) - (5.8) следует, что требования к точности размеров можно нормировать несколькими способами. Можно задать два предельных размера, между которыми должны находиться раз-

а - отверстия; б- вала

меры годных деталей; можно задать номинальный размер и два предельных отклонения от него (верхнее и нижнее); можно задать номинальный размер, одно из предельных отклонений (верхнее или нижнее) и допуск на размер.

В машиностроении все детали условно подразделяют на две группы:

1. "валы " – наружные (охватываемые) элементы детали, номинальный размер вала принято обозначать d ;

2. "отверстия " – внутренние (охватывающие) элементы детали, номинальный размер отверстия обозначают D .

Термины "вал" и "отверстие" относят не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей любой другой формы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров. Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т.п.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры указываются в миллиметрах. Различают следующие размеры:

Номинальный размер (D, d, l ) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий.

Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями ряда нормальных линейных размеров.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.

Предельные размеры детали - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Принятые обозначения их D max и D min для отверстия, d max и d min – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

Выбраковочный размер – размер, при достижении которого деталь изымается из работы. Выбраковочный размер обычно задается в стандартах через границу износа или предел износа.

Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения – это вектора, которые показывают насколько предельный размер отличается от номинального. Отклонения всегда задаются со знаком "+" или "–".

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в табл. 8.1.

Верхнее и нижнее отклонения могут быть положительными (расположены выше номинального размера или нулевой линии), отрицательными (расположены под нулевой линией), и равными нулю (совпадают с номинальным размером – нулевой линией).

Размерные числа, на чертеже, служат основанием для определения размеров изображенного изделия (детали). На рабочих чертежах проставляют номинальные размеры. Это размеры, рассчитанные при конструировании.

Размер, полученный в результате измерения готовой детали, называется действительным. Наибольшим и наименьшим предельными размерами называют установленные наибольшие и наименьшие допустимые значения размеров . Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Разность между результатом измерения и номинальным размером называется отклонением размера – положительным, если размер больше номинального, и отрицательным, если размер меньше номинального.

Разность между наибольшим предельным размером и номинальным называется верхним предельным отклонением , а разность между наименьшим предельным размером и номинальным – нижним предельным отклонением . Отклонения обозначают на чертеже знаком (+) или (-) соответственно. Отклонения пишут вслед за номинальным размером более мелкими цифрами одно под другим, например , где 100 – номинальный размер; +0,023 – верхнее, а -0,012 – нижнее отклонение.

Полем допуска называется зона между нижним и верхним предельными отклонениями. Оба отклонения могут быть отрицательными или положительными. Если одно отклонение равно нулю то оно на чертеже не проставляется. Если поле допуска расположено симметрично, то величину отклонения наносят со знаком “+-“ рядом с размерным числом цифрами такого же размера, например:

Отклонения размеров углов указывают в градусах, минутах и секундах, которые должны быть выражены целыми числами, например 38 град 43`+-24``

При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхность . Охватывающая поверхность носит общее название отверстие, а охватываемая – вал. Размер общий для одной и другой детали соединения, называется номинальным . Он служит началом отсчета отклонений. При установлении номинальных размеров для валов и отверстий необходимо расчетные размеры округлять, подбирая ближайшие размеры из ряда номинальных линейных размеров по ГОСТ 6636-60.

Различные соединения деталей машин имеют свое назначение. Все эти соединения можно себе представить как охватывание одной детали другой или как посадку одной детали в другую, причем одни соединения можно собрать и разъединить, а другие собираются и разъединяются с трудом.

Обозначения предельных отклонений размеров на рабочих чертежах деталей и сборочных чертежах должны соответствовать требованиям ГОСТ 2.109-73 и ГОСТ 2.307-68.

При обозначении предельных отклонений размеров необходимо выполнять основные правила:
-линейные размеры и их предельные отклонения на чертежах Указывают в миллиметрах без обозначения единицы измерения;
-на рабочих чертежах предельные отклонения приводят для все размеров, кроме справочных; размеров, определяющих зоны шероховатости, термообработки, покрытия, и для размеров деталей задаваемых с припуском, для которых допускается не указывает предельные отклонения;
-на сборочных чертежах предельные отклонения проставляю для параметров, которые должны быть выполнены и проконтролированы по данному сборочному чертежу, а также для размеров деталей, изображенных на сборочном чертеже, на которые рабочие чертежи не выпускаются.

Примеры обозначения предельных отклонений

Примеры обозначения допусков и посадок на чертежах

7.Основное отклонение - одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии. Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита, прописными для отверстий (A...ZC) и строчными для валов (a...zc)

Верхнее отклонение ES, es - алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами

Нижнее отклонение EI, ei - алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами

Заштрихованная область носит название поле допуска размера. Эта область в виде прямоугольника расположена между предельными размерами dmaxиdmin определяет диапазон рассеяния действительных размеров годных деталей. За нулевую линию принято номинальное значение d размера вала. Поле допуска определяется численным значением допуска Td и расположением относительно нулевой линии, т.е. двумя параметрами.

Величины полей допусков обозначают буквами IT и цифрой порядкового номера квалитета. Например: IT5, IT7. Условное обозначение допусков. Размер, для которого указывают поле допуска, обозначают числом (мм), за которым следует условное обозначение, состоящее из буквы/букв и цифры/цифр - обозначающей номер квалитета, например 20g6, 20H8, 30h11 и т.д. Необходимо отметить, что отклонения проставляются с определенными знаками, допуски же величины всегда положительные и знак не указывается.

Допуск размера определяет точность изготовления детали и влияет на показатели качества изделий. С уменьшением допуска деталей, работоспособность которых определяется износом (поршень, цилиндр двигателя внутреннего сгорания) такой важный эксплуатационный показатель, как ресурс работы увеличивается. С другой стороны, уменьшение допусков увеличивает затраты на изготовление.

Для определения численных значений полей допусков изделий стандартами системы ИСО (в России системой ЕСДП – единая система допусков и посадок) установлено 20 квалитетов.

Квалитеты обозначаются цифрами: 01,0,1,2,3,……….18, в порядке понижения точности и увеличения допусков. Обозначение IT8 означает, что допуск на размер установлен по 8-му квалитету точности.

Примерные области применения квалитетов точности в машиностроении таковы:

IT01 поIT3 для высокоточных средств измерений, калибров, шаблонов, для деталей машиностроения такая точность, как правило, не назначается;

IT 4 по IT5 для прецизионных деталей машиностроения.

IT 6 по IT7 точные детали машиностроения, применяются весьма широко;

IT 8 по IT9 средняя точность деталей машиностроения;

IT 10 по IT12 пониженная точность деталей. Все вышеперечисленные квалитеты образуют посадки соединений;

Квалитеты грубее 12-го назначают для нормирования точности свободных, несопрягаемых поверхностей деталей, точности размеров заготовок.

Единица допуска - это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей. Значение допуска можно рассчитать по формуле T = a·i , где a - число единиц допуска, зависящее от уровня точности (квалитет или степень точности); i - единица допуска.

До́пуск - разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров, задаётся на геометрические размеры деталей, механические, физические и химические свойства. Назначается (выбирается) исходя из технологической точности или требований к изделию (продукту)

Для нормирования уровней точности в системах ISO и СЭВ вводятся квалитеты.

Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера и соответствующих одинаковой степени точности, определяемой числом единиц допуска а.

В диапазоне до 500мм – 19 квалитетов: 0,1; 0; 1; 2; …; 17.

В диапазоне 500–3150мм – 18 квалитетов.

Посадки с зазором.

Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.

Посадки с зазором. Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала). Зазор S - положительная разность размеров отверстия и вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения сопряженных деталей.

Посадка с зазором - обеспечивает зазор в соединении, и характеризуется величинами наибольших и наименьших зазоров, при графическом изображении поле допуска отверстия расположен выше поля допуска вала.

В тех случаях, когда одна деталь должна перемещаться относительно другой без качки, следует иметь очень малый зазор: для того чтобы одна деталь могла свободно вращаться в другой (например, вал в отверстии), зазор должен быть больше.

Характер и условия работы подвижных соединений отличаются разнообразием.

Посадки группы Н/h характерны тем, что минимальный зазор в них равен нулю. Они применяются для пар с высокими требованиями к центрированию отверстия и вала, если взаимное перемещение вала и отверстия предусматривается при регулировании, а также при малых скоростях и нагрузках.

Посадку H5/h4 назначают для соединений с высокими требованиями к точности центрирования и направлению, в которых допускается проворачивание и продольное перемещение деталей при регулировании. Эти посадки используют вместо переходных (в том числе для сменных частей). Для вращающихся деталей их применяют только при малых нагрузках и частотах вращения.

Посадку H6/h5 назначают при высоких требованиях к точности центрирования (например, пиноли задней бабки токарного станка, измерительных зубчатых колес при их установке на шпиндели зубоизмерительных приборов).

Посадка H7/h6 (предпочтительная) используется при менее жестких требованиях к точности центрирования (например, сменных зубчатых колес в станках, корпусов под подшипники качения в станках, автомобилях и других машинах).

Посадку H8/h7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, если можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности.

ЕСДП допускает применение посадок группы H/h, образованных из полей допусков квалитетов 9... 12, для соединений с низкими требованиями к точности центрирования (например, для посадки шкивов зубчатых колес, муфт и других деталей на вал с креплением шпонкой для передачи крутящего момента, при невысоких требованиях к точности механизма в целом и небольших нагрузках).

Посадки группы H/g (H5/g4; H6/g5 и H7/g6 - предпочтительная) имеют наименьший гарантированный зазор из всех посадок с зазорами. Их применяют для точных подвижных соединений, требующих гарантированного, но небольшого зазора для обеспечения точного центрирования, например золотника в пневматических устройствах, шпинделя в опорах делительной головки, в плунжерных парах и т. п.

Из всех подвижных посадок наиболее распространены посадки группы H/f (H7/f7 - предпочтительная, H8/f8 и т.п., образованные из полей допусков квалитетов 6, 8 и 9). Например, посадку H7/f7 применяют в подшипниках скольжения электродвигателей малой и средней мощности, поршневых компрессорах, в коробках скоростей станков, центробежных насосах, в двигателях внутреннего сгорания и др.

Посадки группы Н/е (H7/е8, H8/е8 - предпочтительная, H7/е7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9) обеспечивают легкоподвижное соединение при жидкостном трении. Их применяют для быстровращающихся валов больших машин. Например, первые две посадки применяют для валов турбогенераторов и электродвигателей, работающих с большими: нагрузками. Посадки Н9/е9 и H8/е8 применяют для крупных подшипников в тяжелом машиностроении, свободно вращающихся на валах зубчатых колес, и для других деталей, включаемых муфтами сцепления, для центрирования крышек цилиндров.

Посадки группы H/d (H8/d9, H9/d9 - предпочтительная и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11) применяют сравнительно редко. Например, посадка H7/d8 используется при высокой частоте вращения и относительно малом давлении в крупных подшипниках, а также в сопряжении «поршень - цилиндр» в компрессорах, а посадка H9/d9 - при невысокой точности механизмов.

Посадки группы H/с (H7/с8 и H8/с9) характеризуются значительными гарантированными зазорами, и их применяют для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти посадки назначают для подшипников скольжения (с различными температурными коэффициентами линейного расширения вала и втулки), работающих при повышенных температурах (в паровых турбинах, двигателях, турбокомпрессорах, других машинах, в которых при работе зазоры значительно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш подшипника). При выборе подвижных посадок необходимо руководствоваться следующими соображениями: чем больше скорость вращения детали, тем больше должен быть зазор.

Переходные посадки.

Переходные посадки предусмотрены только в точных квалитетах. Переходные посадки обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей и применяются в неподвижных разъемных соединениях, которые в процессе эксплуатации подвергаются более или менее частой разборке и сборке для осмотра или замены сменных деталей. Высокая точность центрирования и относительная легкость разборки и сборки соединения обеспечиваются ад счет небольших зазоров и натягов. Малые зазоры ограничивают взаимное радиальное смешение деталей в соединениях, а небольшие натяги способствуют их соосности при сборке.

· Характеризуются умеренным гарантированным зазором, достаточным для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения при консистентной и жидкой смазке в легких и средних режимах работы (умеренные скорости - до 150 рад/с, нагрузки, небольшие температурные деформации).

· Посадки H/js; Js/h - «плотные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 0.5 ... 5% , и, следовательно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают легкую собираемость.

· Посадка H7/js6 применяется для сопряжения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.

· Посадки H/k; K/h - «напряженные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 24...68% . Однако из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий, например, при помощи ручных молотков.

· Посадка H7/k6 широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами.

· Посадки H/m; M/h - «тугие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 60...99,98% . Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.

· Посадка H7/m6 применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами; для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.

· Посадки H/n ; N/h - «глухие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 88...100% . Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях: применяются прессы. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.

· Посадка H7/n6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов, штифтов и т.п.

Примеры назначения переходных посадок (а - соединение «вал - шестерня»; б - соединение «поршень - поршневой палец - головка шатуна»; в - соединение «вал - маховик»; г - соединение «втулка - корпус»).

Посадки с натягом.

Посадки с гарантированным натягом применяют для получения неподвижных неразъемных соединений, причем относительная неподвижность сопрягаемых деталей обеспечивается благодаря упругим деформациям, возникающим при соединении вала с отверстием. При этом предельные размеры вала больше предельных размеров отверстия. В некоторых случаях для повышения надежности соединения дополнительно используют штифты или другие средства крепления, при этом крутящий момент передается штифтом, а натяг удерживает деталь от осевых перемещений.

Примеры применения посадок с натягом. Частота применяемости предпочтительных посадок с натягом соответствует порядку увеличения гарантированного натяга.

Для соединений тонкостенных деталей, а также деталей со стенками большей толщины, испытывающих небольшие нагрузки, предпочтительной будет посадка Н7/р6. Для соединений кондукторных втулок с корпусом кондуктора, запорных втулок с дополнительным креплением предпочтительными будут посадки H7/r6 , H7/s6. ПосадкаH7/u7 применяется для таких соединений, как втулки подшипников скольжения в тяжелом машиностроении, венцы червячных колес, маховики. Посадки, характеризуемые самыми большими величинами гарантированного натяга -H8/x8 , H8/z8 , применяются для тяжело нагруженных соединений, воспринимающих большие крутящие моменты и осевые силы.

Посадки с натягом предназначены для получения неподвижных неразъемных соединений деталей без дополнительного их крепления.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров. Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента.

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Стандартный допуск П - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Допуск характеризует точность размера.

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно.

Для указания номинального размера используется так называемая нулевая линия.

Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.

Понятие о размерах отклонениях допусках деталей. Понятия о размерах, допуске, предельных отклонениях. «Основы метрологии, стандартизации и сертификации»

Схематичное обозначение полей допусков

Похожие статьи

Читайте также