Признаки, характеризующие ЕСДП

ЕСДП характеризуется следующими признаками построения.

1. Диапазоны размеров. В ЕСДП ряды допусков и посадок установлены для диапазонов размеров: до 500 мм; свыше 500 до 3150 мм; свыше 3150 до 10000 мм. В машиностроении наибольшее применение имеет диапазон размеров до 500 мм и дальнейшее изложение материала настоящего учебного пособия в части ЕСДП в большей мере привязано к этому диапазону.

2. Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров разделен на интервалы, например, в диапазоне от 1 до 500 мм установлено 13 основных интервалов: до 3 мм, св. 3 до 6 мм, св. 6 до 10 мм, …, св. 400 до 500 мм. Для полей допусков, образующих посадки с большими зазорами или натягами каждый основной интервал, начиная с 10 до 18 мм разделен на два промежуточных интервала, что уменьшает колебание значений таких зазоров и натягов, делает их более определенными.

В диапазоне размеров от 500 до 3150 мм основных интервалов восемь (св. 500 до 630, св. 630 до 800, св. 800 до 1000, …, св. 2500 до 3150 мм), каждый из них разделен на два промежуточных интервала.

В диапазоне размеров от 3150 до 10000 мм основных интервалов пять (св. 3150 до 4000, св. 4000 до 5000, …, св. 8000 до 10000 мм), каждый диапазон имеет два промежуточных диапазона.

3. Величины допусков, размещенных в таблицах ЕСДП, определяются с учетом двух факторов – влияния размера на точность обработки и измерения деталей и требований к точности деталей в зависимости от назначения изделия.

T = k · i (1.5)

Здесь i – единица допуска связанная с размером D в диапазоне до 500 мм и в диапазоне свыше 500 до 10000 мм соответственно зависимостями:

i = 0, 45 и (1.6)

i = 0, 004× D + 2, 1, (1.7)

где D – среднее геометрическое крайних размеров в интервалах, мм, а k – число единиц допуска, определяемое номером квалитета.

Назначать допуск для каждого размера нецелесообразно. В каждом интервале принято одинаковое значение единицы допуска. Оно определяется по значению среднего геометрического крайних размеров интервала

D = (D _max D _min)^{0, 5} (1.8)

Для размеров до 3 мм принимают .

Под квалитетом понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью, выражаемой в числе единиц допуска k. Величина допуска в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера.

В ЕСДП для размеров до 10000 мм установлено 20 квалитетов: 01, 0, 1, …, 18. Квалитеты от 01 до 5 предназначены преимущественно для калибров. В машиностроении используются квалитеты от 5 до 18, число k единиц допуска для этих квалитетов соответственно: 7, 10, 16, 25, 40, 64, 100, 160, 250 и так далее по геометрической прогрессии с коэффициентом, равным 1, 6, до 2500. Таким образом, при переходе от одного к другому более грубому квалитету величина допуска увеличивается в 1, 6 раза. Через каждые пять квалитетов допуск увеличивается в 10 раз. Допуски системы ИСО обозначаются: IT01, IT0,..., IT18.

Для размеров менее 1 мм допуски по квалитетам 14 – 18 не назначают.

4. Основное отклонение. Это одно из двух (верхнее или нижнее) отклонений, используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии, т. е. номинального размера. Таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Расположение основных отклонений отверстий и валов в ЕСДП для размеров до 3150 мм

В диапазоне размеров до 500 и свыше 500 до 3150 мм предусмотрено 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий, что обеспечивает образование посадок с зазором, с натягом и переходных в требуемом для машиностроения ассортименте.

В диапазоне размеров свыше 3150 до 10000 мм предусмотрено 12 основных отклонений (для валов от с до u, для отверстий от С до U).

Основные отклонения отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавита, валов – строчными буквами. Основное отверстие в системе отверстия обозначается Н, основной вал в системе вала – h.

Основные отклонения A – H (a – h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазорами; отклонения J_s – N (j_s – n) – в переходных посадках; отклонения P – ZC (p – zc) – в посадках с натягом.

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

Основные отклонения J_s и j_s не имеют числового значения.

Для каждого буквенного обозначения абсолютная величина и знак основного отклонения вала определяются по эмпирическим формулам, приведенным в государственном стандарте.

Абсолютная величина и знак основного отклонения отверстия определяются по основному отклонению вала, обозначенному той же буквой, по общему или специальному правилам.

Общее правило определения основных отклонений отверстий — основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначенному той же буквой:

ЕI = -es – для отверстий от А до Н, ЕS = -ei – для отверстий от J до ZC.

Специальное правило определения основных отклонений отверстий: две соответствующие друг другу посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего, более точного квалитета (например, Н7/р6 и Р7/h6), должны иметь одинаковые зазоры и натяги. Правило действительно для основных отклонений отверстий размером свыше 3 мм: K, M и N до IT8 включительно и от Р до ZC до IT7 включительно. Для данных основных отклонений отверстий введена поправка:

ES = -ei + D, (1.9)

где D = IT_n – IT_n-1, т. е. D равна разности между допуском рассматриваемого квалитета, с которым будет сочетаться данное основное отклонение, и допуском ближайшего, более точного квалитета. Величина поправок указывается в таблицах ГОСТ 25346–89, а в таблицах допусков ГОСТ 25347–89 она введена для указанных случаев непосредственно в верхнее отклонение отверстий.

5. Поле допуска образуются сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим правилом поле допуска обозначают буквой (иногда двумя) основного отклонения и номером квалитета, например, для вала h6, d11, ef9; для отверстия H6, D11, CD10.

Поле допуска ограничено с одной стороны горизонтальной линией, определяемой основным, т. е. одним из предельных отклонением (рисунок 3.1). Второе предельное отклонение, ограничивающее поле допуска с другой стороны, образуется по основному отклонению и допуску принятого квалитета.

Если основное отклонение верхнее, то нижнее отклонение для вала определяется зависимостью ei = es – IT, для отверстия EI = ES – IT. Если основное отклонение нижнее, то соответственно: es = ei + IT, ES = EI + IT. Отклонения учитываются со своим знаком.

6. Предусмотрены посадки в системе отверстия и системе вала (рисунок 3.2).

В системе отверстия посадки образуются соединением различных по расположению поля допуска валов с основным отверстием, обозначаемым Н, поле допуска которого располагается одинаковым образом – с нижним отклонением, равным нулю (ЕI = 0), т. е. нижняя граница допуска располагается на нулевой линии. На чертеже такие посадки обозначаются следующим образом: Æ 50Н9/d9; Æ 50H7/r6; Æ 50H7/k6.

В системе вала посадки образуются соединением различных по расположению поля допуска отверстий с основным валом, обозначаемым h, поле допуска которого располагается одинаковым образом – с верхним отклонением, равным нулю (es = 0), т. е. верхняя граница поля допуска располагается на нулевой линии. На чертеже такие посадки обозначаются, например, Æ 50 D9/h9; Æ 50R7/h6; Æ 50K7/h6.

Рисунок 3.2 – Примеры расположения полей допусков в системе отверстия (а)

и системе вала (б)

По технологическим и экономическим соображениям главным образом используется система отверстия, так как в этом случае сокращается количество типоразмеров дорогостоящего инструмента для финишной обработки отверстий (зенкеров, разверток, протяжек и т. п.). Валы же вне зависимости от расположения поля допуска обрабатываются резцом или шлифовальным кругом.

Систему вала применяют, как правило, по конструктивным соображениям, например, когда требуется чередовать соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера на одном валу, но с различными посадками. По такому варианту в двигателе внутреннего сгорания соединяется поршневой палец с поршнем (по переходной посадке) и с шатуном (по посадке с зазором). В системе вала назначаются посадки подшипников качения в отверстие по наружному диаметру и на вал по внутреннему диаметру. В некоторых случаях система вала выгоднее экономически, например, при возможности изготовления деталей типа тяг, осей, валов из точных холоднотянутых прутков без механической обработки их наружных поверхностей.

Допускается применение комбинированных посадок, в которых отверстие и вал выполнены в разных системах. Например, у посадки Æ 50F8/f7 отверстие выполнено в системе вала, а вал – в системе отверстия.

Легко переводить посадки из одной системы в другую, не меняя характера сопряжения, при этом квалитеты у вала и отверстия сохраняют, а заменяют основные отклонения (см. выше при объяснении специального правила определения основных отклонений отверстий)

7. Сочетание любых основных отклонений с любым квалитетом ИСО дает свыше 1000 полей допусков для валов и отверстий. Поэтому в системе ИСО рекомендован отбор ограниченного числа полей допусков из этой системы (включает 45 полей допусков для валов и 43 – для отверстий). Из них выделено по 17 полей допусков для валов и отверстий для предпочтительного применения.

В соответствии с рекомендациями ИСО во всех диапазонах размеров, охватываемых ЕСДП, также определены для применения основные ряды полей допусков (80 полей допусков для валов, 72 – для отверстий). С учетом практики машиностроения в ЕСДП для диапазона размеров 1 – 500 мм в основных рядах дополнительно выделены предпочтительные ряды полей допусков (16 полей допусков для валов, из них восемь по IT6, 10 – для отверстий, среди которых нет полей допусков по IT6, и пять полей допусков по IT7), они обеспечивают потребности в 90–95% посадок общего применения.

Применение предпочтительных рядов полей допусков повышает уровень унификации изделий, сокращает номенклатуру режущих инструментов и калибров, благоприятствует специализации и кооперированию предприятий машиностроения.

Помимо основного набора в приложении к ГОСТ 25347 – 89 дается дополнительный набор полей допусков, 34 – для валов и 32 – для отверстий, их использование должно обосновываться.

8. ЕСДП представляет возможность образовывать посадки с любым сочетанием полей допусков валов и отверстий, но экономически это многообразие не целесообразно. Для образования посадок могут использоваться квалитеты с 5 по 12 для отверстий и с 4 по 12 для валов. В ЕСДП для всех диапазонов размеров установлены для применения 68 рекомендуемых посадок из основных рядов полей допусков отверстий и валов. При этом предпочтительно в сочетании полей допусков назначать допуски отверстий, большие на один квалитет, чем допуски валов.

Для диапазона 1 – 500 мм из набора рекомендуемых посадок выделены предпочтительные посадки с использованием квалитетов 7, 8, 9, 11 для отверстий и 6 – 9, 11 для валов (17 в системе отверстия, 10 в системе вала). Унификация посадок облегчает работу конструкторов и удешевляет изготовление деталей.

9. Допуски и отклонения, установленные стандартами, относятся к деталям, измеренным при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной +20⁰С. При этой же температуре выполняется градуировка и аттестация измерительных средств.

В случае существенного влияния температурных условий измерения на его точность вводят расчетные поправки, учитывающие линейное расширение материала детали и измерительного средства.