И сопряжения

Системы допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей. Поле допуска. Принципы построения систем допусков и посадок. Посадка с зазором, посадка с натягом, посадка переходная – графическое изображение полей допусков посадок. Посадки в системе отверстия и в системе вала.

Единая система допусков и посадок. Обозначение размеров с указанием требований точности на чертежах. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками. Классы точности. Согласование классов с квалитетами при назначении технических требований.

Методы и средства измерительного контроля гладких цилиндрических поверхностей. Назначение калибров. Классификация калибров. Принципы конструирования и расчёт предельных калибров. Конструкция калибров, маркировка. Правила пользования калибрами.

Классификация гладких калибров. Предельные калибры. Конструкция гладких калибров. Рабочие, приемные и контрольные калибры и их применение. Допуски калибров. Расчет исполнительных размеров рабочих калибров.

Литература: 1, с.46-114; 2, с.6-17, 240-245.

Методические указания.

Изучая дисциплину, следует уделить основное внимание материалу этой темы, т.к. без знания основных понятий и определений изучение всего последующего материала не имеет смысла.

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346-89 «Общие положения, ряды допусков и основных отклонений».

Номинальный размер (D, d и др) – размер, относительно которого определяется предельные размеры и который служит также началом отсчетом отклонений. Размер, который указан на чертеже, и является номинальным. Номинальный размер определяется конструктором в результате расчетов и округляется в соответствии со значениями, указанными в ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим.

Действительный размер (Dr, dr и др.) – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Погрешность измерения в значительной степени зависит от точности измерительного средства.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находится или которым может быть равен действительный размер. больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Обозначим их Dmax и Dmin для отверстия и dmax и dmin – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от номинального размера: верхнее предельное отклонение (ЕS, еs) – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижнее предельное отклонение (ЕI, еi) – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Для отверстия: ES= Dmax - D;

EI = Dmin - D;

Для вала: еs = dmax - d;

еi = dmin - d;

Отклонения могут быть положительными, отрицательными, равными нулю.

Формулы верхнего и нижнего отклонения могут быть преобразованы:

Dmax = D + ES;

Dmin = D + EI;

dmax = d + еs;

dmin = d + еi,

т.е. наибольший и наименьший предельные размеры равны суммам номинального размера и соответствующего предельного отклонения.

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными обозначениями полей допусков в соответствии с ГОСТ 25346-89, например: 18Н7, 12е8 или числовыми значениями, например: 18^{+0, 018} , 12 _{-0, 059}, или условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках их числовых значений, например: 18Н7(^{+0, 018}).

При записи предельных отклонений числовыми значениями верхние отклонения помещают над нижними. Предельные отклонения, равные нулю, не указывают, например:

; ; 60^{+0, 19} ; 60_{-0, 19}

При симметричном расположении поля допуска абсолютную величину отклонений указывают один раз со знаком ±; при этом высота цифр, определяющих отклонения, должна быть равна высоте шрифта номинального размера, например: 60±0, 23.

Предельные отклонения, указываемые числовыми значениями, выраженными десятичной дробью, записывают до последней значащей цифры включительно, выравнивая количество знаков в верхнем и нижнем отклонении добавлением нулей, например:

;

Допуском размера (ТD, Тd) называют разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраической разностью между верхним и нижним отклонениями:

ТD = Dmax – Dmin = ES - EI

Тd = dmax – dmin = еs – еi

Допуск всегда положителен. Он определяет заданную точность изготовления.

Для упрощения, допуски можно изображать графически в виде полей допусков. Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями.

Поле допуска на схеме изображается в виде прямоугольника. Нулевая линия – линия, соответствующая, номинальному размеру, от которого откладывают отклонения размеров: положительные – вверх от нее, а отрицательные – вниз. При этом ось изделия всегда располагают под схемой.

Для закрепления теоретического материала необходимо внимательно разобрать следующий пример.

Пример 1. Определить предельные размеры и допуски отверстия и вала, если:

- номинальный размер отверстия и вала равен 20мм;

- отклонения отверстия: ЕS=+0, 021мм; ЕI=0;

- отклонение вала еs=+0, 015 мм; еi=-0, 006 мм.

Решение

Построение полей допусков представлено на рис.1.

Вначале проводим нулевую линию, от которой положительные отклонения (+0, 021 и +0, 015) в масштабе откладываем вверх, а отрицательное (-0, 006) – вниз, отклонение ЕI=0 – на нулевой линии.

При построении схемы полей допусков необходимо соблюдать масштаб. Поэтому построение полей допусков удобно производить на миллиметровой бумаге, приняв масштаб: 1мкм (0, 001мм) отклонения на схеме соответствует 1 мм. Например, для построения верхнего отклонения отверстия (ЕS=+0, 021мм) на схеме необходимо вверх отложить 21 мм.

Рисунок 1- Схема полей допусков

Определение предельных размеров и допусков.

Dmax = D + ES = 20 + 0, 021 = 20, 021мм;

Dmin = D + EI = 20 + 0 = 20 мм;

ТD = Dmax – Dmin = 20, 021 - 20 = 0, 021 мм; или

ТD = ES – EI = 0, 021 – 0 = 0, 021 мм;

dmax = d – еs = 20 = 0, 015 = 20, 015 мм;

dmin = d - еi = 20 + (-0, 006) = 19, 994 мм;

Тd = dmax – dmin = 20, 015 – 19, 994 = 0, 021 мм;

Тd = еs – еi = 0, 015 – (-0, 006) = 0, 021 мм.

В машинах и механизмах соединения деталей могут быть подвижными и неподвижными. Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называют посадкой. Номинальный размер посадки – номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

При рассмотрении посадки на схеме изображают два поля допуска: одно из них – поле допуска отверстия, другое – поле допуска вала. Поля допусков строят относительно общей нулевой линии.

a) б) в)

– поле допуска отверстия

– поле допуска вала

Рисунок 2 – Схемы полей допусков

В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадка может быть с зазором, с натягом и переходная.

Если на схеме поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала – это посадка с зазором (рис. 2а). Наибольший и наименьший зазоры определяются по формулам:

S_max = Dmax – dmin, или S_max = ES - еi

S_min = Dmin – dmax, или S_min = EI – еs

Допуск посадки с зазором (допуск зазора) ТS = S_max - S_min или ТS = ТD + Тd.

Если на схеме поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала – это посадка с натягом (рис. 2б). Наибольший и наименьший натяги определяются по формулам:

N_max = dmax - Dmin, или N_max = еs - EI

N_min = dmin - Dmax, или N_min = еi - ES

Допуск посадки с натягом (допуск натяга) TN = N_max - N_min

Если на схеме поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью – это переходная посадка (рис. 2в)

В переходных посадках возможно получение, как зазора, так и натяга. Наибольший зазор и наибольший натяг определяются по формуле:

S_max = Dmax – dmin, или S_max = ES - еi

N_max = dmax - Dmin, или N_max = еs – EI

Допуск переходной посадки:

Т(S, N) = N_max + S_max, или Т(S, N) = ТD + Тd

Для всех видов посадок допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала.

Следует знать, что ЕСПД распространяется на допуски размеров гладких элементов деталей и на посадки, образуемые при соединении этих деталей.

Согласно ГОСТ 25346-89, ГОСТ 25347-82, в ЕСДП установлены допуски и посадки для размеров менее 1 мм и до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм, а также для размеров свыше 3150 до 10000 мм.

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.

В ЕСДП предусмотрены посадки в системе отверстия и системе вала. Посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием. Отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю, называют основным и обозначают Н. на рис.2 все три посадки в системе отверстия, т.к. в каждой посадке отверстие – основное.

Посадки в системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом. Вал, верхнее отклонение которого равно нулю, называют основным и обозначают h.

Преимущественное распространение получила система отверстия. Для построения систем допусков и посадок устанавливают единицу допуска i-множитель в формулах (уравнениях) допусков системы, являющийся функцией номинального размера. Для размеров до 500 мм i = 0, 45 + 0, 001D_m, где Dm – среднее геометрическое значение крайних размеров каждого интервала, мм. Например, для интервала свыше 10 до 18 мм Dm = = 13, 4 мм.

Единицы допуска (i) приведены в таблице П1 приложения методических указаний (МУ).

Допуск для любого квалитета Т = k* i, где k – число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера.

Квалитеты устанавливают для нормирования требуемых уровней точности изготовления деталей, поскольку в каждом изделии детали разного назначения изготавливают с различной точностью.

Квалитет (степень точности) – ступень градации значений допусков системы. Каждый квалитет содержит ряд допусков, которые в системе допусков и посадок рассматриваются как соответствующие приблизительно одинаковой точности для всех номинальных размеров.

В ЕСДП установлено 20 квалитетов: 01, 0, 1, 2 …18. Квалитет определяет допуск на изготовление, а следовательно, и соответствующие методы и средства обработки и контроля деталей машин. Число единиц допуска «k» для квалитетов 5-17 приведено в таблице П2 приложения МУ.

Для образования посадок с различным зазорами и натягами в ЕСДП для размеров до 500 мм предусмотрено 28 основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение определяет положение допуска относительно нулевой линии (ближайшее к нулевой линии). Основные отклонения отверстий обозначают прописными (большими) буквами латинского алфавита, валов – строчными (малыми).

Поля допусков образуют сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. Например, к6, h7, е8 – поля допусков валов; К7, Н8, Е9 – поля допусков отверстий.

Размер, для которого указывается поле допуска, (номинальный размер), обозначается числом. Например, для отверстия Ø 40 Н6:

40 – номинальный размер,

Н6 – поле допуска, (Н – основное отклонение, 6 - квалитет).

Пример 2. построить схему поля допуска отверстия Ø 18Р7.

Решение.

Предельные отклонения определяем по таблице ГОСТ 25347-82.

Как и при пользовании любой таблицей, необходимо определить нужную строку (интервал размеров) и колонку (поле допуска). Размер 18 мм входит в основной интервал «свыше 10 до 18 мм», (для удобства на строку прикладываем линейку), поле допуска – Р7. на пересечении колонки и строки находим две цифры: -11 – верхнее отклонение, -29 – нижнее отклонение.

Таблица 1 – Квалитет 7

Схема поля допуска отверстия Ø 18Р7 представлена на рис.3. Поскольку оба отклонения отрицательные, то откладываем их в масштабе 1мм÷ 1мкм (например, ЕS – 11 мм, EI – 29 мм) от нулевой линии вниз.

Рисунок 3 – Схема полей допусков отверстия

В ЕСДП посадки не имеют специальных названий и обозначаются комбинациями условных обозначений отверстия и вала.

Например, соединение отверстия и вала, имеющих номинальные диаметры 30 мм и обработанных по полям допусков Н7 и р6, дает посадку в системе отверстия, которую можно обозначить на чертеже одним из следующих способов: Ø 30 ; Ø 30 Н7/р6 или Ø 30 Н7-р6.

Примеры обозначения посадок в системе вала:

Ø 40 ; Ø 100 ; Ø 500

Посадки, образованные сочетанием полей допусков основного отверстия и основного вала, можно отнести и к системе отверстия, и к системе вала, например:

Ø 10 ; Ø 250

Годность деталей с допуском от 6 до 17 квалитетов, особенно при серийном производстве, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров состоит из проходного калибра ПР и непроходного калибра НЕ. Следует понять, что с помощью предельных калибров определяют не числовое значение размера, а годность детали, т.е. выясняют, выходит ли контролируемый размер за нижний или верхний предел или находится между двумя допустимыми пределами.

Допуски на изготовление гладких калибров устанавливает ГОСТ 24853-81. Исполнительными называют предельные размеры калибров, по которым изготавливают новый калибр: на чертеже скобы проставляют наименьший предельный размер с допуском на изготовление калибров для вала (+Н); для пробки – наибольший предельный размер с допуском на изготовление калибров для отверстия (-Н).

Учащемуся следует изучить правила маркировки калибров. На каждом калибре должны быть нанесены: номинальный диаметр отверстия (вала); обозначение поля допуска отверстия (вала); числовые величины предельных отклонений отверстия (вала); обозначение назначения калибра (например, ПР,
К-И); товарный знак предприятия-изготовителя.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что называется отклонением размера? Приведите формулы для определения предельных отклонений.

2. Что называется допуском? Приведите формулы для определения допуска через предельные размеры и предельные отклонения.

3. Что называется посадкой?

4. Назовите три группы посадок.

5. Выведите формулы для вычисления зазоров и натягов через предельные отклонения и предельные размеры.

6. Что характеризуют единицы допуска и как вычисляют?

7. Что называется квалитетом и как его обозначают?

8. Как образуются посадки? Какие установлены группы посадок?

9. Почему система отверстия является предпочтительной? В каких случаях применяют систему вала?

10. Изложите основные правила указания на чертежах деталей условных обозначений полей допусков и предельных отклонений.

11. В чем отличие измерения и контроля?

12. Какие калибры называют предельными и нормальными? Для каких целей применяют эти калибры.

13. Маркировка и условные обозначения предельных калибров.