Понятия о размерах, допуске, предельных отклонениях. Основные понятия о размерах, отклонениях и допусках Понятия размеров отклонения допусков и посадок

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

выполнения лабораторных и контрольной работы по дисциплине

«Основы метрологии, стандартизации и сертификации»

для студентов специальности 31.14.00 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 26.02.00 - «Технология деревообработки», 31.10.00 - «Земельный кадастр».

Тюмень 2010

Составители: Немков М.В. – канд. техн. наук, доцент

Головкин А.В. – канд. педаг. наук, доцент

Христель М.А. – ассистент

Головкина Е.А. – соискатель

Рецензент: Белов А.Г. - канд. техн. наук, доцент

Методические указания для выполнения лабораторных и контрольной работ по дисциплине «Основы метрологии, стандартизации и сертификации» выполнены в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению «Агроинженерия».

Представлена методика расчёта типовых соединений и назначения предельных отклонений и посадок в машиностроении с учётом Единой системы допусков и посадок. Методическое указание содержит исходные данные для выполнения лабораторных и контрольной работ по вариантам и нормативный стандартный материал.

Методическое указание предназначено для студентов специальностей 31.14.00 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 26.02.00 - «Технология деревообработки», 31.10.00 - «Земельный кадастр».


ВВЕДЕНИЕ

При современном развитии науки и техники, организации производства стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, является одним из наиболее эффективных средств, способствующих прогрессу во всех областях хозяйственной деятельности и повышению качества выпускаемой продукции.

Одной из основных задач инженера-механика является создание новых и модернизация существующих изделий, подготовка чертежной документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи непосредственно связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором допусков отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепить теоретические положения курса «Основы метрологии, стандартизации и сертификации», привить навыки в пользовании справочным материалом, ознакомить студентов с основными типами расчетов допусков и посадок.



3.1.1. Для гладкого цилиндрического соединения номинального диаметра D определить:

Предельные размеры,

Допуски,

Наибольший, наименьший и средний зазоры,

Допуск посадки,

Исполнительные размеры предельных калибров.

3.1.2. Расположение полей допусков изобразить графически.

3.1.3. Студент производит расчеты, рисует поля допусков, по результатам выполнения расчетно-практической работы оформляет отчет.

3.2.1. Изучить методику расчета размерных цепей, обеспечивающую полную взаимозаменяемость.

3.2.2. Определить номинальное значение, предельные отклонения и допуск замыкающего звена.

3.2.3. Изобразить графически схему размерной цепи.

3.3.1. Изучить методику расчета допусков и посадок подшипников.

3.3.2. Выбрать посадку внутреннего и наружного колец подшипника качения.

3.3.3. Изобразить графически расположение полей допусков.

3.4.1. Изучить методику определения допусков и посадок резьбовых соединений.

3.4.2. Определить предельные размеры элементов метрической резьбы.

3.4.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.

3.5.1. Изучить методику расчета допусков и посадок шлицевых соединений.

3.5.2. Определить допуски и предельные размеры элементов шлицевого соединения.

3.5.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.

3.5.4. Представить сборочный чертеж шлицевого соединения.

3.6.1. Изучить методику расчета допусков и посадок шпоночных соединений.

3.6.2. Определить допуски и предельные размеры элементов шпоночного соединения.

3.6.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.

3.6.4. Представить сборочный чертеж шпоночного соединения.



Материальное обеспечение

4.1. Методические указания.

4.2. Задание (приложения 1 – 7 ).

4.3. Справочный материал (Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник. Ленинград: Машиностроение, 1982 г .).

Организация работы

Лабораторные и контрольная работа состоит из шести задач по основным разделам курса «Основы метрологии, стандартизации и сертификации». Задачи составлены в тридцати вариантах. Номер варианта каждого студента определяется преподавателем во время установочной лекции.

Методические указания помимо формулировки задач и представления вариантов заданий включают также необходимый теоретический материал, методику определения допусков и посадок рассматриваемых типов соединений, примеры выполнения задач, часть справочного материала (приложения ). В качестве литературного источника, необходимого для решения всех типов задач предлагается Справочник под редакцией В.Д.Мягкова «Допуски и посадки», Ленинград: Машиностроение, 1982 г. (2 тома).

Отчет по результатам выполнения лабораторных и контрольной работы оформляется и сдается преподавателю до начала экзаменационной сессии.

Задание № 1

Средства измерений

Средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений, имеющее метрологические характеристики. По конструктивному исполнению делятся:

- Мера - это средство измерений, предназначенные для воспроизведения
(однозначные - гиря, многозначные - масштабная линейка, стандартные
образцы, набор мер - набор гирь и т.д.)

- Измерительный прибор - это средство измерений, предназначенное
выработки сигнала информации, доступной для восприятия
наблюдателем.

- Измерительная установка - это совокупность функционально
объединенных средств измерений, предназначенных для выработки
сигнала информации в форме удобной для восприятия информации.

- Измерительная система - это совокупность средств измерений,
соединенных между собой каналами связи, предназначенная для
выработки сигнала информации в форме, удобной для автоматической
обработки.

Показатели средств измерения (паспортные данные):

- Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих
двум соседним отметкам шкалы (например, 1мм - для мерной линейки,
0,1мм - для штангенциркуля и т.д.);

- Диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченная ее
начальными и конечными показаниями (например, 0-1 мм для
микрометра - полный один оборот стрелки);

- Предел измерений - наибольшее или наименьшее значение диапазона
измерений (например, до 10мм - для микрометра);

- Точность средств измерений - качество средств измерений,
характеризующее близость к нулю их погрешностей (для мерной линейки
1мм, для штангенциркуля - 0,1мм).

Виды измерений классифицируются по следующим видам:

По характеристике точности:

- Равноточные (ряд измерений, выполненных одинаковыми по точности
СИ и в одинаковых условиях;

- Неравноточные (ряд измерений, выполненных несколькими различными по точности СИ и в разных условиях);

По числу измерений:

- Однократные (измерение, выполненное один раз);
Многократные (измерение, состоящее из ряда однократных измерений)

По отношению к изменению измеряемой величины:

- Статические (измерение неизменной по времени физической

величины);

- Динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины); По выражению результата измерений:

- Абсолютные (измерения, основанные на прямых измерениях
величин);

- Относительные (измерение отношения величины к однократной
величине, выполняющей роль единицы)

По приемам получения результатов измерений:

- Прямые (измерение, значение физической величины получают

непосредственно);

- Косвенные (измерение, при котором значение физической
величины определяют на основании прямых измерений других
физических величин);

Методы измерений классифицируются по следующим признакам:

По общим приемам получения результатов измерений;

- Прямой метод измерений (непосредственное измерение);

- Косвенный метод измерений (измерение через другие величины);
По условиям измерений:

- Контактный метод измерений (элемент приборы в контакте с объектом измерения, например, термометр);

- Бесконтактный метод измерений - элемент прибора находится не в контакте с объектом, например, локатор

По способу сравнения измеряемой величины:

- Метод непосредственной оценки - значение величины
определяют непосредственно по СИ, например, термометр

- Метод сравнения с мерой - измеряемую величину сравнивают

с воспроизводимой мерой, например, измерение массы на рычажных весах.

Погрешность измерения:

Абсолютная погрешность - разность между результатом измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины, (например 0,5мм - для мерной линейки с ценой деления 1мм, для приборов указывается в паспорте);

Относительная погрешность - это абсолютная погрешность, выраженная в долях измеряемой величины в %. Например, измеренная длина предмета 50мм, при погрешности 0,5мм, относительная погрешность составит (0,5: 50) х 100%= 1%

Измерение длины:

Средство измерений - мерная линейка 1м. Измерительные металлические линейки изготовляются из стальной пружинной термообработанной ленты со светлополированной поверхностью длиной до 1 м с ценой деления 1 мм.

1. Измерить длину и ширину стола.

2. Измерить длину и ширину тетради (книги).

Какое это средство измерений

Вид измерений;

Метод измерений;

Измерение температуры:

Средство измерений - термометр.

1. Измерить температуру воздуха в помещении.

2. Измерить температуру воздуха снаружи.

Определить (назвать), пользуясь приложением:

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;
- относительная и абсолютная погрешности;

Измерение массы:

Средство измерений – весы чашечные циферблатные.

1. Измерить массу одной книги.

2. Измерить массу трех книг

Определить (назвать), пользуясь приложением:

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;

Относительная и абсолютная погрешности;

Измерение диаметра образца:

Средство измерений – штангенциркуль.

1. Измерить диаметр ручки.

2. Измерить диаметр карандаша.

Определить (назвать), (пользуясь таблицей 1):

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;

Относительная и абсолютная погрешности;

Таблица 1 - Техническая характеристика инструментов

Инструмент Тип, модель Предприятие изготовитель Отчет по нониусу, мм Диапазон измерений, мм Допускаемая погрешность, мм
Штангенциркуль ШЦ-1 Калибр 0,1 0-125 ±0,06
ШЦ-2 ЛИПО 0,05; 0,1 0-150 ±0,06
ЧИЗ 0-250 ±0,08
ШЦ-3 ЛИПО 0,1 0-160 ±0,06
ЧИЗ 0-400 ±0,09
СтИЗ 250-630 ±0,09
Штангенрейсмус ШР-250 КРИН 0,05 0-250 ±0,05
ШР-400 0,05 40-400 ±0,05
ШР-630 0,1 60-630 ±0,10
Штангенглубиномер ШГ-160 КРИН 0,05 0-160 ±0,05
ШГ-250 0-250
ШГ-400 0-400

Измерение артериального давления, частоты пульса и дыхания :

Средство измерений – тонометр, секундомер.

1. Измерить пульс.

2. Измерить частоту дыхания.

Определить (назвать), пользуясь приложением:

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;

Относительная и абсолютная погрешности;

Измерение толщины образца :

Средство измерений – микрометр.

1. Измерить толщину листа бумаги.

2. Измерить толщину обложки книги.

Определить (назвать), (пользуясь таблицей 2):

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;

Относительная и абсолютная погрешности;

Таблица 2 - Техническая характеристика микрометрических инструментов

Инструмент Тип, модель Предприятие изготовитель Цена деления мм Диапазон измерений, мм Допустимая погрешность, мм
Микрометр гладкий МК-25 Калибр 0,01 0-25 ±0,004
МК-50 25-50
МК-75 50-75
МК-100 75-100
МК-125 КРИН 0,01 100-125 ±0,005
МК-150 125-150
МК-175 150-175
МК-200 175-200
Глубиномер микрометрический ГМ-100 КРИН 0,01 0-100 ±0,005
ГМ-150 0-150
Нутромер микрометрический НМ50-75 ЧИЗ 0,01 50-75 ±0,004
НМ75-100 75-175 ±0,006
НМ75-600 75-600 ±0,015

Измерение длины и ширины:

Средство измерений - рулетка. Измерительные металлические рулетки выполняются из инвара, нержавеющей стали и светлополированной стальной ленты длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100 м. Они выпускаются 2-го и 3-го классов точности. Допускаемые отклонения | Действительной длины миллиметровых делений рулеток должны быть не более ±0,15 и ±0,20 мм, сантиметровых - не более ±0,20 и ±0,30 мм, дециметровых и метровых - не более ±0,30 и ±0,40 мм для 2-го и 3-го классов точности соответственно.

1. Измерить длину классной доски.

2. Измерить ширину классной доски.

3. Определить площадь доски

Определить (назвать), пользуясь приложением:

Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;

Показатели средств измерений;

Вид измерений;

Метод измерений;

Относительная и абсолютная погрешности;

Задание № 2

«Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений»

Предельные размеры.

Допуски.

Допуск посадки.

Система допусков и посадок

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает достижение их качества.

Система допусков и посадок ИСО для типовых деталей машин построена по единым принципам. Предусмотрены посадки в системе отверстия (СА ) и в системе вала (СВ ) (рис.4 ). Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис.4, а ), которое обозначают Н . Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис.4, б ), который обозначают h .

Рисунок 4 - Примеры расположения полей допусков для посадок

в системе отверстия (а) и в системе вала (б)

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI=0 , т.е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es=0 , т.е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т.е. в материал детали.

Такую систему допусков называют односторонней предельной.

В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а следовательно, меньше номенклатура режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий. В связи с этим преимущественное распространение получила система отверстия .

Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО для размеров до 500 мм предусмотрено 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение - это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии (рис.5 ).

Каждая буква обозначает ряд основных отклонений, значение которых зависит от номинального размера.

Основные отклонения отверстий построены так, чтобы обеспечить посадки в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемых той же буквой.

Рисунок 5 - Основные отклонения, принятые в системе ИСО

В каждом изделии детали разного значения изготовляют с различной точностью. Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей и изделий. Под квалитетом понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью для всех номинальных размеров данного диапазона (например, от 1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера.

В системе ИСО установлено 19 квалитетов: 01,0,1,2,...,17. Для квалитетов 5-17 при переходе от одного квалитета к следующему, более грубому, допуски возрастают на 60%. Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.

Для каждого квалитета построены ряды допусков , в каждом из которых различные размеры имеют одинаковую относительную точность.

Для построения рядов допуска каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов . Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 мм, ..., свыше 400 до 500 мм. Для всех размеров, объединенных в один интервал, например для размеров свыше 6 до 10 мм, значения допусков приняты одинаковыми.

Калибры

Годность деталей с допуском от IT6 до IT17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей состоит из проходного калибра ПР (им контролируется предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого объекта, рис.6 ) и непроходного калибра НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого объекта). С помощью предельных калибров определяют не числовое значение контролируемых параметров, а годность детали, т.е. выясняют, выходит ли контролируемый параметр за нижний или верхний предел, или находится между двумя доступными пределами.

Рисунок 6 - Схема для выбора номинальных размеров

предельных гладких калибров

Деталь считают годной, если проходной калибр (проходная сторона калибра) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной калибр (непроходная сторона) не проходит по контролируемой поверхности детали. В этом случае действительный размер детали находится между заданными предельными размерами. Если проходной калибр не проходит, деталь является исправимым браком; если непроходной калибр проходит, деталь является неисправимым браком, так как размер такого вала меньше наименьшего допускаемого предельного размера детали, а размер такого отверстия - больше наибольшего допускаемого предельного размера.

Для контроля калибров-скоб применяют контрольные калибры К-И , которые являются непроходными и служат для изъятия из эксплуатации вследствие износа проходных рабочих скоб.

Для контроля валов используют главным образом скобы. Наиболее распространены односторонние двухпредельные скобы (рис.7 ).

Рисунок 7 - Односторонние двухпредельные скобы

Допуски калибров

ГОСТ 24853-81 на гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н - рабочих калибров (пробок) для отверстий (Н s - тех же калибров, но со сферическими измерительными поверхностями); Н 1 - калибров (скоб) для валов; Н p - контрольных калибров для скоб (рис.8 ).

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT8 включительно может выходить за границу поля допуска детали на величину Y для пробок и Y 1 для скоб; для калибров ПР с допусками от IT9 до IT17 износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = 0 и Y 1 = 0.

Для всех проходных калибров поля допусков Н (H s ) и Н 1 сдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину Z для калибров-пробок и Z 1 для калибров-скоб.

Необходимые для выполнения расчетно-практической работы значения Z, Y, Z 1 , Y 1 , H, H s , H 1 , H p приведены в приложении 2.

Рисунок 8 - Схемы расположения полей допусков калибров:

а - для отверстия;

б - для вала

Пример выполнения расчетноЙ работы

Для гладкого цилиндрического соединения Н7/h6 номинального диаметра D = 24 мм определяем:

1. Предельные размеры.

2. Допуски.

3. Наибольший, наименьший и средний зазоры.

4. Допуск посадки.

5. Исполнительные размеры предельных калибров.

Расположение полей допусков изобразить графически.

1. Определяем предельные размеры.

Посадка 24 H7/h6 является посадкой с зазором в системе отверстия. Поле допуска основного отверстия H7 для диаметра 24 мм определяется по табл.1.27 [1 ]:

ES = +0,021 мм;

Поле допуска вала (6-й квалитет) для диаметра 24 мм определяется по табл.1.28 [1 ]:

es = 0 ;

ei = -0,013 мм.

Определим предельные размеры отверстия:

D max = D + ES = 24,000 + 0,021 = 24,021(мм);

D min = D + EI = 24,000 + 0= 24,000 (мм).

Определим предельные размеры вала:

d max = d + es = 24,000 +0 = 24,000 (мм);

d min = d + ei = 24,000 +(-0,013) = 23,987 (мм).

2. Определяем допуски.

Определяем допуск диаметра отверстия:

TD = D max - D min = 24,021 – 24,000 = 0,021 (мм);

Td = d max - d min = 24,000 – 23,987 = 0,013 (мм).

3. Определяем наибольшие, наименьшие и средние зазоры.

Наибольший зазор:

S max = D max - d min = 24,021 – 23,987 = 0,034 (мм).

Наименьший зазор:

S min = D min - d max = 24, 000 – 24,000 = 0 (мм).

Средний зазор:

S m = (S max + S min) / 2 = (0,034 + 0) / 2 = 0,017 (мм).

4. Определение допуска посадки.

Определяем допуск в посадке с зазором:

TS = S max - S min = 0,034 - 0= 0,034 (мм).

5. Определяем исполнительные размеры предельных калибров.

5.1. Определяем размеры калибров-пробок.

Для отверстия диаметра 24 мм с полем допуска H7 (7-й квалитет) определяем по ГОСТ 24853 -81:

H = 4 мкм = 0,004 мм;

Z = 3 мкм = 0,003 мм;

Y = 3 мкм = 0,003 мм.

Наибольший размер проходного нового калибра-пробки:

ПР max = D min + Z + H/2 =24,000 + 0,003 + 0,004 / 2 = 24,005 (мм).

Наименьший размер проходного нового калибра-пробки:

ПР min = D min + Z - H/2 = 24,000+ 0,003 - 0,004 / 2 = 24, 001 (мм).

Наименьший размер изношенного проходного калибра-пробки:

ПР изн = D min - Y = 24,000 - 0,003 = 23,997 (мм).

Наибольший размер непроходного нового калибра-пробки:

НЕ max = D max + H/2 = 24,021 + 0,004 / 2 = 24,023 (мм).

Наименьший размер непроходного нового калибра-пробки:

НЕ min = D max - H/2 = 24,021 - 0,004 / 2 = 24,019 (мм).

5.2. Определяем размеры калибров-скоб.

Для вала диаметром d = 24 мм с полем допуска h6 (6-й квалитет) определяем по ГОСТ 24853 -81:

H 1 = 4 мкм = 0,004 мм;

Z 1 = 3 мкм = 0,003 мм;

Y 1 = 3 мкм = 0,003 мм.

H p = 1,5 мкм = 0,0015 мм.

Наибольший размер проходного нового калибра- скобы:

ПР max = d max - Z 1 + H 1 /2 = 24,000 - 0,003 + 0,004 / 2 = 23,999 (мм).

Наименьший размер проходного нового калибра-скобы:

ПР min = d max - Z 1 - H 1 /2 = 24,000 - 0,003 - 0,004 / 2 = 23,995 (мм).

Наибольший размер изношенного проходного калибра-скобы:

ПР изн = d max + Y 1 = 24,000 + 0,003 = 24,003 (мм).

Наибольший размер непроходного нового калибра-скобы:

НЕ max = d min + H 1 /2 = 23,987 + 0,004 / 2 = 23,989 (мм).

Наименьший размер непроходного нового калибра-скобы:

НЕ min = d min - H 1 /2 = 23,987 - 0,004 / 2 = 23,985 (мм).

Размеры контрольных калибров:

К-ПР max = d max - Z 1 + Hp/2 = 24,000 - 0,003 + 0,0015/2=23,99775(мм).

К-ПР min = d max - Z 1 - Hp/2 = 24,000 - 0,003 - 0,0015/2 = 23,99625(мм).

К-НЕ max = d min + Hp/2 =23,987 + 0,0015/2 = 23,98775(мм).

К-НЕ min = d min - Hp/2 = 23,987 - 0,0015/2 = 23,98625(мм).

К-И max = d max + Y 1 + Hp/2 = 24,000 + 0,003 + 0,0015/2 = 24,00375(мм).

К-И min = d max + Y 1 - Hp/2 = 24,000 + 0,003 - 0,0015/2 = 24,00225(мм).

6. Расположение полей допусков представлено на рис. 9.


Рисунок 9 - Расположение полей допусков


Приложение 1

Варианты заданий

на проведение работы

Вари- ант Номинальные размеры, мм Виды соединений Вари- ант Номинальные размеры, мм Виды соединений
H7/k6 H7/h6
H7/i7 G6/h7
G6/h6 H6/h7
K8/h7 H6/g6
H6/i s 6 G6/h7
K7/h8 H6/f6
H7/k7 F8/h7
H6/i s 6 H7/g6
H7/h7 J s 6/h6
K6/h6 K6/h7
E8/h7 M6/h7
H6/f6 H6/k6
G7/h8 M6/h7
H7/d7 H6/i s 6
H6/f6 M8/h7

Приложение 2

Допуски и отклонения калибров

(по ГОСТ 24853-81)

Ква- Обозначение Интервалы размеров, мм
ли- размеров и Св.18 до 30 Св.30 до 50 Св.50 до 80 Св.80 до 120 Св.120 до 180
теты допусков размеры и допуски, мкм
Z 2,5 2,5
Y 1,5
Z 1 3,5
Y 1
H, H s 2,5 2,5
H 1
H p 1,5 1,5 2,5 3,5
Z, Z 1 3,5
Y, Y 1
H, H 1
H s 2.5 2,5
H p 1,5 1,5 2,5 3,5
Z, Z 1
Y, Y 1
H
H 1
H s , H p 2,5 2,5

Задание № 3

«Допуски и посадки подшипников качения»

Класс точности.

Номер подшипника.

Пример выполнения расчетноЙ работы

Для радиального однорядного подшипника построить схемы расположения полей допусков с указанием отклонений. Нагружение – циркуляционное. Вал – сплошной.

Исходные данные:

1. Класс точности – 0.

2. Номер подшипника – 224.

4. Характер нагружения – с умеренными толчками и вибрацией.

1. По ГОСТ 8338 – 75 для подшипника № 224 определяются:

d = 120 мм – диаметр внутреннего кольца;

D = 215 мм – диаметр наружного кольца;

B = 40 мм – ширина подшипника;

r = 3,5 мм – координата монтажной фаски кольца подшипника.

2. Определим интенсивность нагрузки на посадочной поверхности шейки сплошного вала:

P r = R × Kn × F × Fa / b = 6000 × 1 × 1 × 1 / 0,033 = 181818 (Н/м) » 182 (кН/м),

где = 1,0 для нагрузки с умеренными толчками и вибрацией; F = 1 при сплошном вале; Fa = 1 для радиальных подшипников; b = B – 2r = 40 – 2 × 3,5 = 33 (мм) = 0,033 (м).

3. Найденному значению интенсивности нагрузки P r = 182 кН/м соответствуют поля допусков вала j s 5 и j s 6. При классе точности 0 рекомендуемые поля допусков – n6; m6; k6; j s 6; h6; g6. Таким образом выбранное поле допуска вала – j s 6.

По табл. 1.29 [1 ] для d = 120 мм полю допуска j s 6 соответствуют:

es = + 0,011 мм;

ei = – 0,011 мм.

Отклонения диаметра внутреннего кольца подшипника d = 120 мм для класса точности 0 принимаются по ГОСТ 520 – 89:

верхнее отклонение – 0;

нижнее отклонение – 0,020 мм.

4. Для класса точности 6 выбирается одно из рекомендуемых полей допусков отверстия корпуса. Предпочтительное поле допуска – Н7.

По табл. 1.27 [1 ] для D = 215 мм полю допуска Н7 соответствуют:

ES = + 0,046мм;

Отклонению диаметра наружного кольца подшипника D = 215 мм для класса точности 0 принимаются по ГОСТ 520 – 89:

верхнее отклонение – 0;

нижнее отклонение – 0,030 мм.

4. Схема расположения полей допусков представлена на рис 11 .

Рисунок 11 - Схемы расположения полей допусков

а) для соединения вала с внутренним кольцом подшипника;

б) для соединения внешнего кольца подшипника с корпусом.

Приложение 3

Варианты заданий

на проведение работ

Вари-ант № под-шип-ника Класс точ-ности R, H Ха-рактер нагру-жения Вари-ант № под-шип-ника Класс точ-ности R, H Ха-рактер нагру-жения
С У
С С
У С
У У
С У
С С
У С
У У
С У
С С
У С
У У
С У
С С
У С

Приложение 4

Размеры подшипников, мм

(по ГОСТ 8338 – 75)

№ подшипника d D B r № подшипника d D B r
0,5 3,5
1,0 4,0
2,0 5,0
2,0 5,0
3,0 6,0
3,0 1,5

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.

Поверхности, по которым происходит соединение деталей при сборке, называют сопрягаемыми , остальные –несопрягаемыми, илисвободными . Из двух сопрягаемых поверхностей охватывающая поверхность называетсяотверстием , а охватываемая –валом (рис. 7.1).

При этом в обозначениях параметров отверстий используют прописные буквы латинского алфавита (D , E , S ), а валов – строчные (d , e ,s ).

Сопрягаемые поверхности характеризуются общим размером, называемым номинальным размером соединения (D, d).

Действительный размер детали – это размер, полученный при изготовлении и измерении с допустимой погрешностью.

Предельные размеры – это максимальный (D max и d max ) и минимальный (D min и d min ) допустимые размеры, между которыми должен находится действительный размер годной детали. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называют допуском размера отверстия TD и вала Td .

TD (Td) = D max (d max ) – D min (d min ).

Допуск размера определяет заданные границы (предельные отклонения) действительного размера годной детали.

Допуски изображают в виде полей, ограниченных верхним и нижним отклонением размера. При этом номинальному размеру соответствует нулевая линия . Ближайшее к нулевой линии отклонение называютосновным . Основное отклонение отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавитаA , B , C , Z , валов – строчнымиa , b , c , … , z .

Допуски размеров отверстия TD и вала Td могут быть определены как алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями:

TD(Td) = ES(es) – EI(ei).

Величина допуска зависит от размера и требуемого уровня точности изготовления детали, который определяется квалитетом (степенью точности).

Квалитет – это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности.

Стандартом установлено 20 квалитетов в порядке уменьшения степени точности: 01; 0; 1; 2…18. Квалитеты обозначают сочетанием прописных букв IT с порядковым номером квалитета: IT 01, IT 0, IT 1, …, IT 18. С увеличением номера квалитета величина допуска на изготовление детали возрастает.

От правильного назначения квалитета зависит стоимость изготовления деталей и качество работы соединения. Ниже приведены рекомендуемые области применения квалитетов:

– с 01 по 5 – для эталонов, концевых мер длины и калибров;

– с 6 по 8 – для образования посадок ответственных деталей, широко используемых в машиностроении;

– с 9 по 11 – для создания посадок неответственных узлов, работающих при низких скоростях и нагрузках;

– с 12 по 14 – для допусков на свободные размеры;

– с 15 по 18 – для допусков на заготовки.

На рабочих чертежах деталей допуски проставляют рядом с номинальным размером. При этом буквой задается основное отклонение, а цифрой – квалитет точности. Например:

25 к6 ; 25 Н7 ; 30 h 8 ; 30 F 8 .

7.2. Понятие о посадках и системах посадок

Посадкой называется характер соединения двух деталей, определяемый свободой их относительного перемещения. В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадки могут быть трёх типов.

1. С гарантированным зазором S при условии: D min ≥ d max :

– максимальный зазор S max = D max – d min ;

– минимальный зазор S min = D min – d max .

Посадки с зазором предназначены для образования подвижных и неподвижных разъемных соединений. Обеспечивают легкость сборки-разборки узлов. В неподвижных соединениях требуют дополнительного крепления винтами, шпонками и др.

2. С гарантированным натягом N при условии: D max d min :

– максимальный натяг N max = d max – D min ;

– минимальный натяг N min = d min – D max .

Посадки с натягом обеспечивают образование неразъемных соединений чаще без применения дополнительного крепления.

3. Переходные посадки , при которых возможно получение в соединении как зазора, так и натяга:

– максимальный зазор S max = D max – d min ;

– максимальный натяг N max = d max – D min .

Переходные посадки предназначены для неподвижных разъемных соединений. Обеспечивают высокую точность центрирования. Требуют дополнительного крепления винтами, шпонками и др.

В ЕСДП предусмотрены посадки в системе отверстия и в системе вала.

Посадки в системе отверстия основного отверстия Н c различными полями допусков вала: a , b , c , d , e , f , g , h (посадки с зазором); j S , k , m , n (переходные посадки); p , r , s , t , u , v , x , y , z (посадки с натягом).

Посадки в системе вала образуются сочетанием поля допуска основного вала h с различными полями допусков отверстия: A , B , C , D , E , F , G , H (посадки с зазором); J s , K , M , N (переходные посадки); P , R , S , T , U , V , X , Y , Z (посадки с натягом).

Посадки проставляют на сборочных чертежах рядом с номинальным размером сопряжения в виде дроби: в числителе допуск на отверстие, в знаменателе допуск на вал. Например:

30или30

.

Следует отметить, что в обозначении посадки в системе отверстия в числителе обязательно присутствует буква Н , а в системе вала в знаменателе – буква h . Если же в обозначении имеются обе буквы Н и h , например  20 Н6/ h 5 , то в этом случае предпочтение отдаётся системе отверстия.

Метрологической практикой установлено, что изготовить абсолютно точно размеры детали невозможно, да и нет необходимости иметь всегда очень точное значение размера обработанной детали.

Надо помнить, что чем точнее должен быть обработан размер, тем дороже производство. Видимо, не следует особо объяснять, что в разных механизмах и машинах есть детали, которые должны быть обработаны особенно тщательно, и есть детали, для которых не требуется тщательного изготовления. Поэтому и возникает необходимость говорить о точности размеров.

Как и в каждом деле, в отношении точности размеров существует ряд понятий и определений, которые необходимы, чтобы говорить на одном языке и короче выражать свои мысли.

Рассмотрим ряд практически используемых определений и понятий размеров и их отклонений.

Размер - числовое значение физической величины, полученное в результате измерения характеристики или параметра объекта (процесса) в выбранных единицах измерения. В большинстве случаев он представляет собой разность состояний объекта или процесса по выбранному параметру, характеристике, показателю во времени по сравнению с мерой, эталоном истинным или действительным значением физической величины.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Размер только тогда называется действительным, когда он измеряется с погрешностью, которая может быть допущена каким-либо нормативным документом. Данный термин относится к случаю, когда измерение производится с целью определения годности размеров объекта или процесса определенным требованиям. Когда же такие требования не установлены и измерения производятся не с целью приемки продукции, иногда используется термин измеренный размер, т.е. размер, полученный по результатам измерения, вместо термина «действительный размер». В этом случае точность измерения выбирается в зависимости от поставленной цели перед измерением.

Истинный размер - размер, полученный в результате обработки, изготовления, значение которого нам неизвестно, хотя он и существует, так как невозможно измерить совершенно без погрешности. Поэтому понятие «истинный размер» заменяется понятием «действительный размер», которое близко к истинному в условиях поставленной цели.

Предельные размеры - это предельно допустимые размеры, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Из этого определения видно, что когда необходимо изготовить деталь, то ее размер должен задаваться двумя значениями, т.е. допустимыми значениями. И эти два значения имеют название наибольший предельный размер - больший из двух предельных размеров и наименьший предельный размер - меньший из двух предельных размеров. У годной детали размер должен находиться между этими предельными размерами. Однако указывать требования к точности изготовления двумя значениями размеров очень неудобно при оформлении чертежей, хотя в США так задается размер. Поэтому в большинстве стран мира используются понятия «номинальный размер», «отклонения» и «допуск».

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Размер, который указан на чертеже, и является номинальным. Номинальный размер определяется конструктором в результате расчетов габаритных размеров или на прочность, или на жесткость, или с учетом конструктивных и технологических соображений.

Однако нельзя брать за номинальный любой размер, который получился при расчете.

Необходимо запомнить, что экономическая эффективность метрологического обеспечения достигается тогда, когда представляется возможность обойтись небольшой номенклатурой размеров без ухудшения качества. Так, если представить себе, что конструктор будет ставить на чертеже любой номинальный размер, например размер отверстий, тогда практически невозможно будет выпускать сверла централизованно на инструментальных заводах, так как будет бесконечное множество размеров сверл.

В связи с этим в промышленности используются понятия предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел, т.е. значения, до которых должны округляться расчетные значения. Обычно округляют до ближайшего большего. Такой подход дает возможность сократить количество типоразмеров деталей и узлов, количество режущего инструмента и другой технологической и контрольной оснастки.

Ряды предпочтительных чисел во всем мире приняты одинаковые и представляют собой геометрические прогрессии со знаменателями Ш; “VWVW 4 VlO, которые приблизительно равны 1,6; 1,25; 1,12; 1,06 (геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в которых каждое последующее число получается умножением предыдущего на одно и то же число - знаменатель прогрессии). Эти ряды условно названы R5; RIO; R20; R40.

Предпочтительные числа широко используются в стандартизации, когда необходимо установить ряд значений нормируемых параметров или свойств в определенных диапазонах. Номинальные значения линейных размеров в существующих стандартах также берутся из указанных рядов предпочтительных чисел с определенным округлением. Например, по R5 (знаменатель 1,6) берутся значения 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630 и т.д.

Отклонение - алгебраическая разность между предельным и действительным, т.е. измеренным, размерами. Следовательно, под отклонением следует понимать, насколько размер отличается от допустимого значения при нормировании требований или по результатам измерения.

Поскольку при нормировании по допустимым отклонениям существуют два предельных размера - наибольший и наименьший, то приняты термины верхнее и нижнее отклонения при нормировании допускаемых отклонений, т.е. указаний требований в пределах допуска на размер. Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Нижнее отклонение - алгебраическая разность между действительным и наименьшим предельным размерами при нормировании по величине допуска.

Особенность отклонений заключается в том, что они всегда имеют знак или плюс, или минус. Указание в определении об алгебраической разности показывает, что оба отклонения, т.е. и верхнее, и нижнее, могут иметь плюсовые значения, т.е. наибольший и наименьший предельные размеры будут больше номинального, или минусовые значения (оба меньше номинального), или верхнее отклонение может иметь плюсовое, а нижнее - минусовое отклонение.

В то же время могут быть случаи, когда верхнее отклонение больше номинального, тогда отклонение примет знак плюс, а нежнее отклонение меньше номинального, тогда оно имеет знак минус.

Верхнее отклонение обозначают ES у отверстий и es у валов, а иногда - ВО.

Нижнее отклонение обозначают EI у отверстий, ei у валов или же - НО.

Допуск (обычно обозначается Т) - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. Особенностью допуска является то, что он не имеет знака. Это как бы зона значений размеров, между которыми должен находиться действительный размер, т.е. размер годной детали.

Синонимы этого термина могут быть следующими: «допустимое значение», «размеры», «характеристика», «параметры».

Если мы говорим о допуске в 10 мкм, то это значит, что в партии годных могут быть детали, размеры которых в предельном случае отличаются друг от друга не более 10 мкм.

Понятие допуска очень важно и используется в качестве критерия точности изготовления деталей. Чем меньше допуск, тем точнее будет изготовлена деталь. Чем допуск больше, тем грубее деталь. Но в то же время, чем меньше допуск, тем труднее, сложнее и отсюда дороже изготовление деталей; чем допуски больше, тем проще и дешевле изготовить деталь. Вот и имеется в определенной мере противоречие между разработчиками и изготовителями. Разработчики хотят, чтобы допуски были малыми (точнее будет изделие), а изготовители хотят, чтобы допуски были большими (легче изготавливать).

Поэтому выбор допуска должен быть обоснован. Во всех случаях, где есть возможность, следует использовать большие допуски, так как это экономически выгодно для производства, но при условии, чтобы качество выпускаемой продукции не ухудшалось.

Очень часто наравне с термином «допуск» и вместо него (не совсем верно) употребляют термин «поле допуска», поскольку, как было сказано выше, допуск - это зона (поле), в пределах которой находятся размеры годной детали.

Поле допуска, или поле допустимого значения, - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера.



Основные понятия о допусках и посадках

Механизмы машин и приборов состоят из деталей, совершающих в процессе работы определенные относительные движения или соединенных неподвижно. Детали, в той или иной степени взаимодействующие между собой в механизме, называют сопряженными.
Абсолютно точное изготовление любой детали невозможно, как невозможно и измерить ее абсолютный размер, поскольку точность любого измерения ограничена возможностями средств измерения на данном этапе научно-технического прогресса, при этом предела этой точности не существует. Впрочем, выполнение деталей механизмов с наибольшей точностью зачастую нецелесообразно, в первую очередь - с экономической точки зрения, поскольку высокоточные изделия значительно дороже в изготовлении, а для нормального функционирования в механизме вполне достаточно выполнить деталь с меньшей точностью, т. е. дешевле.

Производственный опыт показал, что задачу выбора оптимальной точности можно решить установлением для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых ее размеров) пределов, в которых может колебаться ее действительный размер; при этом исходят из того, что узел, в который входит деталь, должен соответствовать своему назначению и не терять работоспособность в требуемых условиях функционирования с необходимым ресурсом.

Рекомендации по выбору предельных отклонений размеров деталей разработаны на основании многолетнего опыта изготовления и эксплуатации различных механизмов и приборов и научных исследований, и изложены в единой системе допусков и посадок (ЕСДП СЭВ) . Допуски и посадки, установленные ЕСДП СЭВ
Рассмотрим основные понятия из этой системы.

Номинальным называют основной размер, получаемый из расчета на прочность, жесткость или выбираемый конструктивно и проставляемый на чертеже. Проще говоря, номинальный размер детали получен конструкторами и разработчиками расчетным путем (исходя из требований прочности, жесткости и т. п.) и указывается на чертеже детали в виде основного размера.
Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, составляющих соединение. По номинальным размерам выполняют в том или ином масштабе чертежи деталей, сборочных единиц и приборов.

Для унификации и стандартизации установлены ряды номинальных размеров (ГОСТ 8032-84 "Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел") . Полученный расчетом или выбранный размер следует округлять до ближайшего значения из стандартного ряда. Это особенно относится к размерам деталей, получаемым стандартным или нормализованным инструментом, или присоединительным по отношению к другим стандартным деталям или узлам.
Для сокращения номенклатуры применяемого в производстве режущего и измерительного инструмента в первую очередь рекомендуется применять размеры, оканчивающиеся на 0 и 5 , а затем - на 0; 2; 5 и 8 .

Размер, полученный в результате измерения детали с наибольшей возможной точностью, называют действительным.
Не следует путать действительный размер детали с ее абсолютным размером .
Абсолютный размер – реальный (фактический) размер детали; его невозможно измерить никакими сверхточными средствами измерения, поскольку всегда будет присутствовать погрешность, обусловленная, в первую очередь, уровнем развития науки, техники и технологий. Кроме того, любое материальное тело при температуре выше абсолютного нуля "дышит" - на его поверхности постоянно перемещаются микрочастицы, молекулы и атомы, отрываясь от тела и возвращаясь обратно. Поэтому, даже имея в распоряжении сверхточные средства измерений, абсолютный размер детали определить невозможно; можно лишь говорить о реальном размере в бесконечно малый отрезок (момент) времени.
Вывод очевиден - абсолютный размер детали (как и любого тела) - понятие абстрактное.

Размеры, между которыми может находиться действительный размер изготовленной детали, называют предельными, при этом различают наибольший и наименьший предельные размеры.
Выполненная в интервале между предельными размерами деталь считается годной. Если же ее размер выходит за предельные ограничения – она считается браком.
По предельным размерам устанавливают тип соединения деталей и допустимую неточность их изготовления.
Для удобства на чертежах указывают номинальный размер детали, а каждый из двух предельных размеров определяют по его отклонению от этого размера. Величину и знак отклонения получают в результате вычитания номинального размера из соответствующего предельного размера.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением (обозначается es или ES) , разность между наименьшим предельным и номинальным - нижним отклонением (обозначается ei или EI) .
Верхнее отклонение соответствует наибольшему предельному размеру, а нижнее - наименьшему.

Все сопрягаемые (взаимодействующие) в механизме детали подразделяют на две группы – валы и отверстия.
Вал обозначает наружный (охватываемый) элемент детали. При этом вал не обязательно должен иметь круглую форму: в понятие «вал» входит, например, шпонка, а шпоночный паз в этом случае называют «отверстием». Основным называют вал, верхнее отклонение которого равно нулю.
Размеры вала на схемах и при расчетах обозначаются строчными (маленькими) буквами: d , dmax , dmin , es , ei и т. д.

Отверстие обозначает внутренний (охватывающий) элемент детали. Как и в случае с валом, отверстие не обязательно должно быть круглым – его форма может быть любой. Основным называют отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.
Размеры отверстия на схемах и при расчетах обозначаются прописными (заглавными) буквами: D , Dmax , Dmin , ES , EI и т. д.

Допуском (Т) называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами детали. Т. е. допуск – это интервал между предельными размерами, в пределах которого деталь не считается браком.
Допуск на размер вала обозначают Тd , отверстия – TD . Очевидно, что чем больше допуск на размер, тем легче изготовить деталь.
Допуск на размер детали может быть определен, как разность между предельными размерами или как сумма предельных отклонений:

TD(d) = D(d)max – D(d)min = ES(es) + EI(ei) ,

при этом следует учитывать знаки предельных отклонений, поскольку допуск на размер детали всегда положителен (не может быть меньше нуля) .

Посадки

Характер соединения, определяемый разностью между охватывающим и охватываемым размером, называется посадкой.
Положительная разность между диаметрами отверстия и вала называется зазором (обозначается буквой S) , а отрицательная – натягом (обозначается буквой N) .
Иными словами, если диаметр вала меньше диаметра отверстия – имеет место зазор, если же диаметр вала превышает диаметр отверстия – в сопряжении присутствует натяг.
Зазор определяет характер взаимной подвижности сопряженных деталей, а натяг - характер их неподвижного соединения.

В зависимости от соотношения действительных размеров вала и отверстия различают подвижные посадки - с зазором, неподвижные посадки - с натягом и переходные посадки, т. е. посадки, в которых может присутствовать и зазор, и натяг (в зависимости от того, какие отклонения имеют действительные размеры сопрягаемых деталей от номинальных размеров) .
Посадки, в которых обязательно присутствует зазор, называют посадками с гарантированным зазором, а посадки, в которых обязателен натяг – с гарантированным натягом.
В первом случае так выбирают предельные размеры отверстия и вала, чтобы в сопряжении был гарантированный зазор.
Разность между наибольшим предельным размером отверстия (Dmax) и наименьшим предельным размером вала (dmin) определяет наибольший зазор (Smax) :

Smax = Dmax – dmin .

Разность между наименьшим предельным размером отверстия (Dmin) и наибольшим предельным размером вала (dmax) - наименьший зазор (Smin) :

Smin = Dmin – dmax .

Действительный зазор будет находиться между указанными пределами, т. е. между максимальным и минимальным зазором. Зазор необходим для обеспечения подвижности соединения и размещения смазки. Чем выше число оборотов и выше вязкость смазки, тем больше должен быть зазор.

В посадках с натягом так выбирают предельные размеры вала и отверстия, чтобы в сопряжении был гарантированный натяг, ограниченный минимальным и максимальным значениями – Nmax и Nmin:

Nmax = dmax – Dmin , Nmin = dmin – Dmax .

Переходные посадк и могут дать зазор или натяг небольшой величины. До изготовления деталей нельзя сказать, что будет в сопряжении. Это становится ясным только при сборке. Зазор не должен превышать величины наибольшего зазора, а натяг - величины наибольшего натяга. Переходные посадки применяются в том случае, если необходимо обеспечить точное центрирование отверстия и вала.
Всего в ЕСДП СЭВ предусмотрено 28 типов основных отклонений для валов и столько же для отверстий. Каждый из них обозначается строчной латинской буквой (ГОСТ 2.304 - 81) , если отклонение относится к валу, или прописной, если отклонение относится к отверстию.
Буквенные обозначения основных отклонений приняты в алфавитном порядке, начиная от отклонений, обеспечивающих самые большие зазоры в соединении. Сочетанием различных отклонений вала и отверстия можно получить посадки разного характера (зазор, натяг или переходная) .

Посадки в системе отверстия и системе вала

Посадки, установленные ЕСДП СЭВ , могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.

Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры отверстия остаются постоянными, а посадки осуществляются соответствующим изменением предельных размеров вала (т. е. вал подгоняется по отверстию) . Размер отверстия называется основным, а размер вала - посадочным.

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры вала остаются постоянными, а посадки осуществляются изменением отверстия (т. е. отверстие подгоняется по размеру вала) . Размер вала называется основным, а отверстия - посадочным.

На промышленных предприятиях в основном применяют систему отверстия, так как она требует меньшего количества режущего и измерительного инструмента, т. е. более экономична. Кроме того, технологически удобнее подгонять вал под отверстие, а не наоборот, поскольку удобнее производить обработку и контрольные измерения внешней поверхности, а не внутренней.
Систему вала, как правило, применяют для наружных колец шарикоподшипников и в тех случаях, когда на гладкий вал насаживают несколько деталей с различными посадками.

В машиностроении наиболее распространены посадки, расположенные в порядке убывания натяга и возрастания зазора: прессовая (Пр) , легкопрессовая (Пл) , глухая (Г) , тугая (Т) , напряженная (Н) , плотная (П) , скольжения (С) , движения (Д) , ходовая (X) , легкоходовая (Л) , широкоходовая (Ш) .
Прессовые посадки дают гарантированный натяг. Глухая, тугая, напряженная и плотная посадки являются переходными, а остальные имеют гарантированный зазор.
Для скользящей посадки гарантированный зазор равен нулю.

Для оценки точности соединений (посадок) пользуются понятием допуска посадки, под которым понимается разность между наибольшим и наименьшим зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим натягами (в посадках с натягом) . В переходных посадках допуск посадки равен разности между наибольшим и наименьшим натягами или сумме наибольшего натяга и наибольшего зазора.
Допуск посадки равен также сумме допусков отверстия и вала.



Квалитеты

Совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров, называется квалитетом (I) . Иными словами, квалитет – степень точности, с которой выполнена деталь, при этом учитывается размер этой детали.
Очевидно, что если выполнить с одинаковым допуском очень большую и очень маленькую деталь, то относительная точность изготовления большой детали будет выше. Поэтому системой квалитетов принимается в расчет то, что (при одинаковых допусках) отношение величины допуска к номинальному размеру у большой детали будет меньше, чем отношение допуска к номинальному размеру маленькой детали (рис. 2), т. е. условно большая деталь изготовлена точнее относительно своих размеров. Если, например, для вала с номинальным диаметром 3 метра миллиметровое отклонение от размера можно считать незначительным, то для вала диаметром 10 мм такое отклонение будет очень ощутимым.
Введение системы квалитетов позволяет избежать такой путаницы, поскольку точность изготовления деталей привязывается к их размерам.



По ЕСДП СЭВ квалитеты стандартизованы в виде 19 рядов. Каждый квалитет обозначается порядковым номером 01; 0; 1; 2; 3;...; 17 , возрастающим с увеличением допуска.
Два самых точных квалитета - 01 и 0 .
Ссылка на допуски по квалитетам ЕСДП СЭВ может быть сделана сокращенно буквами IT «Международный допуск» с номером квалитета.
Например, IT7 означает допуск по 7 -му квалитету.

В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:

  • Используются буквы латинского алфавита, при этом отверстия определяются прописными буквами, а валы - строчными.
  • Отверстие в системе отверстия (основное отверстие) обозначается буквой Н и цифрами - номером квалитета. Например, Н6, Н11 и т. д.
  • Вал в системе отверстия обозначается символом посадки и цифрами - номером квалитета. Например, g6, d11 и т. д.
  • Сопряжение отверстия и вала в системе отверстия обозначается дробно: в числителе - допуск отверстия, в знаменателе - допуск вала.

Графическое изображение допусков и посадок

Для наглядности часто используют графическое изображение допусков и посадок с помощью, так называемых, полей допусков (см. рис. 3) .

Построение выполняется следующим образом.
От горизонтальной линии, условно изображающей поверхность детали при ее номинальном размере, откладывают предельные отклонения в произвольно выбранном масштабе. Обычно на схемах величины отклонений указывают в микронах, но можно строить поля допусков и в миллиметрах, если отклонения достаточно большие.



Линия, которая при построении схем полей допусков соответствует номинальному размеру и служит началом отсчета отклонений размеров, называется нулевой (0-0) .
Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, т. е. при графическом изображении поля допусков показывают зоны, которые ограничены двумя линиями, проведенными на расстояниях, соответствующих верхнему и нижнему отклонению в избранном масштабе.
Очевидно, что поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера.
На схемах поля допусков имеют вид прямоугольников, верхние и нижние стороны которых параллельны нулевой линии и отображают предельные отклонения, а боковые стороны в избранном масштабе соответствует допуску размера.

На схемах указывают номинальный D и предельные (Dmax, Dmin, dmax, dmin) размеры, предельные отклонения (ES, EI, es, ei) поля допусков и другие параметры.

Предельное отклонение, которое ближе к нулевой линии, называют основным (верхним или нижним) . Оно определяет положение поля допусков относительно нулевой линии. Для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основным является верхнее отклонение.
Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение.

Принцип образования полей допусков, принятый в ЕСДП , допускает сочетание любых основных отклонений с любыми квалитетами. Например, можно образовать поля допусков а11, u14, с15 и другие, не установленные в стандарте. Исключение представляют основные отклонения J и j , которые заменяются основными отклонениями Js , и js .

Использование всех основных отклонений и квалитетов позволяет получить 490 полей допусков для валов и 489 для отверстий. Такие широкие возможности образования полей допусков позволяют применять ЕСДП в различных специальных случаях. Это является ее существенным достоинством. Однако на практике использование всех полей допусков неэкономично, так как вызовет чрезмерное разнообразие посадок и специальной технологической оснастки.

При разработке национальных систем допусков и посадок на базе систем ИСО из всего многообразия полей допусков отбирают только те поля, которые обеспечивают потребности промышленности страны и ее внешнеэкономические связи.

  • h и H - верхнее и нижнее отклонения вала и отверстия, равные нулю (допуски с основными отклонениями h и H приняты для основных валов и отверстий) .
  • а - h (А - H) - отклонения, образующие поля допусков при посадках с зазорами.
  • js - n (Js - N) - отклонения, образующие поля допусков переходных посадок.
  • p – zc (P - ZC) - отклонения, образующие поля допусков посадок с натягом.

Схематически основные отклонения показаны на Рис. 4 .

Поле допуска в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета, например 65f6; 65e11 - для вала; 65Р6; 65H7 - для отверстия.
Основные отклонения зависят от номинальных размеров деталей и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и k , которые при одинаковых номинальных размерах, в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на схемах поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k , обычно разделены на части и показаны ступенчатыми.

Специфичны поля допусков типа js6, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку расположены симметрично относительно нулевой линии. По определению основное отклонение – это отклонение ближайшее к нулевой линии. Значит, оба отклонения таких специфических полей допусков могут быть признаны основными, что недопустимо.

Особое значение имеют основные отклонения H и h , которые равны нулю (рисунок) . Поля допусков с такими основными отклонениями расположены от номинала «в тело» детали; их называют полями допусков основного отверстия и основного вала.
Обозначения посадок строятся как дроби, причем в числителе всегда находится обозначение поля допуска охватывающей поверхности (отверстия) , а в знаменателе – поля допуска охватываемой (вала) .

При выборе квалитета соединения и вида посадки конструктору следует учитывать характер сопряжения, эксплуатационные условия, наличие вибрации, срок службы, колебания температуры и стоимость изготовления.
Квалитет и вид посадки рекомендуется выбирать по аналогии с теми деталями и узлами, работа которых хорошо известна, или руководствоваться рекомендациями справочной литературы и нормативных документов (ОСТов) .
В соответствии с квалитетом посадки выбирается чистота поверхности сопрягаемых деталей.

Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:

  • малый - до 1 мм;
  • средний - от 1 до 500 мм;
  • большой - от 500 до 3150 мм;
  • очень большой - от 3150 до 10 000 мм.

Средний диапазон является наиболее важным, поскольку применяется значительно чаще.

Обозначение допусков на чертежах

Указания и обозначения на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТ 2.308-79, который предусматривает для этих целей специальные знаки и символы.
С основными положениями этого стандарта, используемыми знаками и символами для обозначения предельных отклонений, можно ознакомиться в этом документе (формат WORD, 400 кБ ).



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.

ЛЕКЦИЯ № 2

Методы нормирования параметров при проектировании.

Этапы нормирования:

–– выбор номинального значения;

–– установление предельных значений или предельных отклонений

Номинальные значения – выбирают, исходя из требований к прочности, жесткости, кинематической точности машины и др.

Предельные значения – назначают для обеспечения нормальной работы сопряжений из 2-х и более деталей (в размерных цепях).

Методы нормирования:

–– исследовательский: обеспечивает правильность и качество решения для новых задач; весьма затратен.

–– метод аналогов: используется для тривиальных задач. Обеспечивает экономию времени. На основе опыта – расчет посадок с зазором, натягом, подшипников качения и др.


На рабочем чертеже деталей машин конструктором проставляется номинальный размер - общий для всех соединяемых деталей размер, определяемый из расчета на прочность, жесткость или конструктивных соображений. Он служит началом отсчета отклонений.

Любой ли размер конструктор может сделать номинальным?

В соответствии ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры» его необходимо округлять до имеющихся в данном ГОСТе. Ряды нормальных линейных размеров – геометрические прогрессии. Их четыре, они обозначаются Ra5, Ra10, Ra20, Ra40.

Ra5 Ra10 Ra20 Ra40
1,6 1,25 1,12 1,06

Предпочтение отдается размерам из рядов с наиболее крупной градацией – 5-ый ряд наиболее предпочтителен.

Уменьшение числа размеров, ведет к уменьшению типоразмеров режущих и мерительных инструментов, штампов, приспособлений, обеспечивается типизация технологических процессов.

Действительный (истинный) размер – размер, который получается после изготовления и измерения детали, детали, размер с допустимой погрешностью.

d – номинальный размер;

d д – действительный размер, для годности детали он колеблется от d max до d min:

Это предельные размеры.

Проходной предел – предельный размер соответствующий максимальному количеству материала (d max и D min)

Непроходной предел – предельный размер соответствующий минимальному количеству материала (d min и D max)

Упростим задачу. Будем отсчитывать размеры от одной плоскости.

Предельные контуры имеют форму номинальной поверхности (контура) и соответствуют наибольшему d max и наименьшему d min размерам детали.

Линии предельного контура детали П.К

Этот чертеж можно еще упростить, т.к. основная задача – обеспечение точности номинального размера.

Из рисунка видно что наибольшее допустимое колебание размеров характеризуется допуском.



Допуск размера – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами(Т-Tolerance)

Допуск отверстия

Допуск вала

Допуск всегда Т>0. Он определяет допустимую велечину разброса размеров годных деталей в партии.(допуск на изготовление)

Отклонение размера – разность между размером и соответствующим номинальным размером (Е,е-ecart)

Нижние отклонение – разность между наименьшим предельным и номинальным размерами (I,i – inferieur):

Отверстие вал

Верхние отклонение – разность между наибольшим предельным и номинальным размером (S,s – superieur):

Отверстие вал

Нижние и верхнее – предельные отклонения.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами:

Отверстие вал

Предельные размеры = номинальные размеры + отклонение.

Отверстие

Поле допуска – зона между наибольшим и наименьшим предельным размерами, изображенная графически.

Нулевая линия – линия на схеме поля допуска, соответствующая номинальному размеру или номинальному контуру.

Будем откладывать отклонения по оси у. Это будут координаты относительно нулевой линии предельных контуров. Отклонения могут иметь знак «+» и «-», поле допуска относительно нулевой линии расположится по-разному. (Пример для вала)

Величину допуска можно определить через отклонения:

Допуск – алгебраическая разность верхнего и нижнего отклонения (>0)

Отклонения могут быть е>0, е<0, е=0

Схематическое изображение полей допусков.

Построение полей допуска ведется в масштабе. Поля допусков изображаются прямоугольниками. Относительно нулевой линии прямоугольник расположен так, что верхняя сторона определяет верхние отклонение, нижние – нижнее. Величины отклонений со знаками проставляют у вершин двух правых углов прямоугольников (мкм). Графически высота прямоугольника изображает величину допуска. Длина прямоугольника произвольна.

Нулевая линия, определяет номинальный размер (в мм)

В справочниках d, D – в мм; отклонения es, ei, ES, EJ и допуски TD, Td в мкм, 1 мкм = 10 -6 м = 10-3 мм.

Пример. Построить поле допуска и проставить отклонения, определить предельные размеры.

d = 40 мм; EJ = 0; TD = 39 мкм (H8); es = -25 мкм; Td = 25 мкм

Отверстие


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

  1. Что такая взаимозаменяемость?
  2. Что такое размер?
  3. Какие размеры бывает по назначению?
  4. Номинальный, действительный и предельные размеры.
  5. Какие отклонения бывает для размеров?
  6. Что такой допуск?


Похожие статьи
Обсуждают:
Контакты О проекте и редакции Реклама на сайте Карта сайта

© 2024 parki48.ru. Строим каркасный дом. Ландшафтный дизайн. Строительство. Фундамент.