Выбор посадок, допусков и квалитетов.

1. Основным критерием считается удовлетворение эксплуатационно–конструктивных требований к детали, узлу и машине. Достигается эта цель приближением размеров к расчетным значениям, т.е. методом повышения точности обработки. Ряды допусков и квалитетов построены по технологическому принципу с учетом возможностей оборудования.

Главные трудности проявляются в ограниченности, как технологических возможностей изготовления, так и возможностей измерения. Уменьшение величины допуска приводит к усложнению технологии.

2. Вторым критерием является экономичность. Себестоимость при увеличении точности способа изготовления детали резко возрастает. Экономичность достигается подбором оптимальных способов обработки.

Себестоимость обработки

1 – холодное волочение,

2 – обтачивание,

3 – шлифование,

4 – финишная операция.

Рис. 1.16. Зависимость себестоимости от величины допуска

По экономическим соображениям посадки назначаются чаще в системе отверстия. Это предусмотрено в ГОСТ 25347–82: предпочтительных посадок в системе отверстия больше чем в системе вала. Допуск на изготовление отверстия, как правило, на один - два квалитета больше допуска вала.

3. Третьим критерием можно считать расчетную долговечность, которая снижается при расширенных допусках на изготовление, задачу решают в комплексе конструкторы, технологи и метрологи.

Принципы выбора допусков и посадок.

В настоящее время применяют 3 метода выбора допусков и посадок:

Метод прецедентов (метод аналогов) заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконструированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения сборочной единицы, подобной проектируемой, и назначает такие же или аналогичные допуск и посадку.

Метод подобия по существу является развитием метода прецедентов. Он возник в результате классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочной литературы с примерами применения допусков и посадок. Для выбора допусков и посадок этим методом устанавливают аналогию конструкторских признаков и условий эксплуатации проектируемой сборочной единицы с признаками, указанными в справочной литературе. Однако в указанных материалах конструктивные и эксплуатационные показатели классифицируются часто общими выражениями, не отражающими количественных значений параметров, что затрудняет выбор допусков и посадок. Общим недостатком методов прецедентов и подобия является сложность определения признаков однотипности и подобия, возможность применения ошибочных допусков и посадок.

Расчётный метод является наиболее обоснованным методов выбора допусков и посадок. Выбирая этим методом квалитеты, допуски и посадки при проектировании машин и других изделий, стремятся удовлетворить эксплуатационно-конструктивные требования, предъявляемые к деталям, сборочным единицам и изделию в целом.

Для повышения надежности и точности машины иногда необходимо максимально приблизить размеры детали к расчетным размерам. Такие конструктивные требования ограничены технологическими возможностями, а зачастую и возможностями технических измерений. Важную роль играет также увеличение, в большинстве случаев, трудоемкости и стоимости изготовления и контроля деталей.

Изготовление деталей по расширенным допускам проще, не требует точного оборудования и отделочных технологических процессов, но снижает точность и, следовательно, долговечность машин.

В связи с этим перед конструкторами, технологами и метрологами всегда стоит задача – рационально, на основе технико-экономических расчетов, разрешить противоречия между эксплуатационными требованиями и технологическими возможностями, исходя в первую очередь из выполнения эксплуатационных требований.

При конструировании деталей машин для предупреждения разрушения их вследствие перегрузок, недостаточной точности определения расчетной нагрузки и т.д. вводят коэффициенты запаса., но и в этих случаях возможны выходы из строя машин и других изделий.

Для того чтобы машины сохраняли эксплуатационные показатели в заданных пределах к концу срока службы, необходим такой метод расчета допусков и посадок, который обеспечивал бы гарантированный запас точности функциональных параметров и ответственных соединений, а, следовательно, и эксплуатационные показатели. Для функциональных размеров и посадок с зазором методика расчета запаса точности общая. Устанавливают максимальные допуски как на функциональные размеры несопрягаемых поверхностей. Так и на посадки для ответственных соединений. Эти допуски и расположение их полей назначают исходя из допускаемых отклонений эксплуатационных показателей изделия и называют соответственно функциональным допуском и функциональным допуском посадки с зазором .

Функциональный допуск размера несопрягаемых поверхностей равен разности между наибольшим и наименьшим допускаемыми значениями этого размера, определенными исходя из допускаемого изменения эксплуатационных показателей изделия:

.

Функциональные допуски должны быть наибольшими, но такими, при которых изделие еще будет работать с допускаемыми эксплуатационными показателями.

Функциональные допуски и должны быть наибольшими, но такими, при которых.

Эксплутационные показатели соединения будут в пределах нормы, если зазор в процессе эксплуатации изменяется от S_{ф min} до S_{ф max}.

Функциональный допуск посадки с зазором равен разности между наибольшими и наименьшими допускаемыми зазорами, определенными исходя из допускаемого изменения эксплуатационных показателей машины или ее частей:

.

Функциональный допуск посадки с зазором равен разности между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами определяемыми исходя из допускаемого изменения эксплуатационных показателей машины или ее частей:

.

Функциональные допуски и должны быть наибольшими, но такими, при которых изделие еще будет работать с допустимыми эксплуатационными показателями. Эти допуски необходимо разделить на две части. Первая часть допусков предназначена для создания запаса точности необходимого для сохранения требуемого уровня эксплуатационных показателей изделия в процессе его длительной эксплуатации. Эту часть называют эксплуатационным допуском и обозначают и .

Эксплуатационный допуск зазора , в свою очередь, делят на эксплуатационный допуск отверстия и эксплуатационный допуск вала .

Вторая часть функционального допуска посадки с зазором в общем случае идет на компенсацию погрешностей изготовления деталей (), погрешностей сборки и регулирования, а также на компенсацию прочих погрешностей . Эту часть называют конструктивным допуском и обозначают и .

После определения допускаемых значений составляющих погрешностей, для компенсации которых предназначен допуск , устанавливают посадку и допуски на изготовление каждой из соединяемых деталей (т.е. и ). После изготовления деталей и сборки соединений должен быть обеспечен запас точности соединений, определяемый допуском .

Для посадки с натягом необходимо создавать эффективные запасы прочности при эксплуатации и сборке.

Для обеспечения взаимозаменяемости машин по эксплуатационным показателям, кроме допуска при необходимости целесообразно назначать также допуски и для функциональных размеров несопрягаемых поверхностей и и для ответственных посадок с зазором. В инструкциях по эксплуатации машин для ответственных деталей, имеющих функциональные размеры сопрягаемых и несопрягаемых поверхностей, полезно указывать наибольшие и наименьшие допустимые значения этих размеров для периодического контроля их в процессе эксплуатации. Сумма эксплуатационных допусков в подвижных соединениях определяет эксплуатационный допуск зазора, величину которого нужно рассчитывать, исходя из заданной долговечности и допустимого изменения других эксплуатационных показателей машин.

Запас прочности целесообразно характеризовать коэффициентом запаса точности , определяемым отношением допустимой погрешности детали, соединения, узла или машины в конце срока их эксплуатации к погрешности новых машин и их узлов, соединений и деталей.

Для деталей, имеющих функциональные несопрягаемые поверхности

.

Например, если для обеспечения экономичной работы двигателя внутреннего сгорания, отклонения диаметра жиклера карбюратора не должны превышать 10 мкм ( мкм), а 5 мкм используются для компенсации всех погрешностей изготовления и измерения ( мкм), то .

Для подвижных соединений равен отношению максимального допуска посадки к конструктивному , который используется для компенсации всех погрешностей, в том числе и погрешностей изготовления, сборки и измерения:

.

Величина коэффициента запаса точности зависит от эксплуатационного назначения машины и допустимого снижения ее начальной точности, от намеченного срока службы, характера изменения функциональных параметров и эксплуатационных показателей в процессе работы машины и других факторов. Запас точности устанавливается для всех машин и изделий длительного пользования. Установление точностных характеристик имеет не меньшее значение, чем определение самих размеров деталей путем расчета на прочность, жесткость и т.д.