2. Система отверстия и система вала. Особенности, отличия, преимущества
При сборке соединяемые детали соприкасаются между собой отдельными поверхностями, которые называются сопрягаемыми. Размеры этих поверхностей называются сопрягаемыми размерами (например, диаметр отверстия втулки и диаметр вала, на который посажена втулка). Различают охватывающую и охватываемую поверхности и соответственно охватывающий и охватываемый размеры. Охватывающую поверхность принято называть отверстием, а охватываемую - валом.
Сопряжение имеет один номинальный размер для отверстия и вала, а предельные, как правило, различные.
Если действительные (измеренные) размеры изготовленного изделия не выходят за рамки наибольшего и наименьшего предельных размеров, то изделие удовлетворяет требованиям чертежа и выполнено правильно.
Конструкции технических устройств и других изделий требуют различных контактов сопрягаемых деталей. Одни детали должны быть подвижными относительно других, а другие - образовывать неподвижные соединения.
Характер соединения деталей, определяемый разностью между диаметрами отверстия и вала, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению, называется посадкой.
Различают три группы посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные (возможен зазор или натяг).
Зазор образуется в результате положительной разности между размерами диаметра отверстия и вала. Если эта разность отрицательна, то посадка будет с натягом.
Различают наибольшие и наименьшие зазоры и натяги. Наибольший зазор - это положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала
Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.
Наибольший натяг-положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.
Наименьший натяг - положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.
Сочетание двух полей допусков (отверстия и вала) и определяет характер посадки, т.е. наличие в ней зазора или натяга.
Системой допусков и посадок установлено, что в каждом сопряжении у одной из деталей (основной) какое-либо отклонение равно нулю. В зависимости от того, какая из сопрягаемых деталей принята за основную, различают посадки в системе отверстия и посадки в системе вала.
Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и, натяги получают соединением различных валов с основным отверстием.
Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.
Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу).
3. Допуски и посадки шпоночных соединений
Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом, но возможны и другие решения, например – защита вала от проворота относительно неподвижного корпуса. В отличие от соединений с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения – разъемные. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке
Шпоночное соединение включает в себя минимум три посадки: вал-втулка (центрирующее сопряжение) шпонка-паз вала и шпонка-паз втулки. Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это обычное гладкое цилиндрическое сопряжение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или натягами, следовательно – предпочтительны переходные посадки. В сопряжении (размерной цепи) по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Возможно еще одно сопряжение – по длине шпонки, если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу.
Шпоночные соединения могут быть подвижными или неподвижными в осевом направлении. В подвижных соединениях часто используют направляющие шпонки с креплением к валу винтами. Вдоль вала с направляющей шпонкой обычно перемещается зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь. Шпонки, закрепленные на втулке, также могут служить для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.
По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. В стандартах предусмотрены разные исполнения шпонок некоторых видов.
Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Сегментные шпонки и клиновые шпонки, как правило, служат для образования неподвижных соединений. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями работы соединения.
Предельные отклонения глубин пазов на валу t1 и во втулке t2 приведены в таблице №1:
Таблица №1
Ширины b – h9;
Высоты h – h9, а при h свыше 6 мм – h11.
В зависимости от характера (вида) шпоночного соединения стандартом установлены следующие поля допусков ширины паза:
Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения плоскостей симметрии пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности и указывают их в соответствии с ГОСТ 2.308-79.
Числовые значения допусков расположения определяют по формулам:
Т = 0,6 Т шп
Т = 4,0 Т шп,
где Т шп – допуск ширины шпоночного паза b.
Расчетные значения округляют до стандартных по ГОСТ 24643-81.
Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм).
Условное обозначение призматических шпонок состоит из:
Слова "Шпонка";
Обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают);
Размеров сечения b x h и длины шпонки l;
Обозначения стандарта.
Пример условного обозначения призматической шпонки исполнения 2 с размерами b = 4 мм, h= 4 мм, l = 12 мм
Шпонка 2 - 4 х 4 х 12 ГОСТ 23360-78.
Призматические направляющие шпонки закрепляются в пазах вала винтами. Для отжима шпонки при демонтаже служит резьбовое отверстие. Пример условного обозначения призматической направляющей шпонка исполнения 3 с размерами b = 12 мм, h = 8 мм, l = 100 мм Шпонка 3 - 12 х 8 х 100 ГОСТ 8790-79.
Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Размеры сегментных шпонок и шпоночных пазов (ГОСТ 24071-80) выбираются в зависимости от диаметра вала.
Зависимость полей допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения от характера шпоночного соединения:
Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки - D10.
Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:
Ширины b – h9;
Высоты h (h1) - h11;
Диаметра D - h12.
Условное обозначение сегментных шпонок состоит из слова "Шпонка"; обозначения исполнения (исполнение 1 не указывают); размеров сечения b x h (h1); обозначения стандарта.
Клиновые шпонки применяют в неподвижных соединениях, когда требования к соосности соединяемых деталей невысоки. Размеры клиновых шпонок и шпоночных пазов нормированы ГОСТ 24068-80. Длину паза на валу для клиновой шпонки исполнения 1 выполняют равной 2l, для остальных исполнений длина паза равна длине l закладной шпонки.
Предельные отклонения размеров b, h, l для клиновых шпонок такие же, как и для призматических (ГОСТ 23360-78). По ширине шпонки b стандарт устанавливает соединения по ширине паза вала и втулки с использованием полей допуска D10. Длина паза вала L – по Н15. Предельные отклонения глубин t1 и t2 соответствуют отклонениям для призматических шпонок. Предельные отклонения угла наклона верхней грани шпонки и паза ± АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. Пример условного обозначения клиновой шпонки исполнения 2 с размерами b = 8 мм, h = 7 мм, l = 25 мм: Шпонка 2 - 8 х 7 х 25 ГОСТ 24068-80.
Контроль элементов шпоночного соединения универсальными средствами измерений из-за малости их поперечных размеров существенно затруднен. Поэтому для их контроля широко используются калибры.
В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия со шпоночным пазом представляет собой вал со шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Такой калибр осуществляет комплексный контроль всех размеров, формы и расположения поверхностей. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр для контроля центрирующего отверстия (гладкая непроходная пробка полного или неполного профиля) и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.
Проходной калибр для контроля вала со шпоночным пазом представляет собой призму («наездник») с выступом-шпонкой, равной длине шпоночного паза или длине шпоночного сопряжения. Комплект непроходных калибров предназначен для поэлементного контроля и включает непроходной калибр-скобу для контроля размеров центрирующей поверхности вала и шаблоны для поэлементного контроля ширины и глубины шпоночного паза.
В машиностроении принято различать размеры сопрягаемые и свободные.
Примером сопрягаемых размеров может служить наружный диаметр поршня пневматического молота и парный с ним внутренний диаметр цилиндра, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение. В этом случае цилиндрическая поверхность поршня молота является типовой наружной поверхностью вала, а внутренняя поверхность цилиндра – типовой внутренней поверхностью отверстия.
Для краткости любую наружную поверхность сопрягаемых деталей называют валом, а внутреннюю – отверстием. Это относится и к поверхностям, форма которых заведомо отличается от цилиндрической. Так, в сопряжении шпонки с пазом паз является отверстием, а шпонка – валом.
Примером свободных размеров может служить длина втулки контейнера горизонтального гидравлического пресса, наружный диаметр фланца, диаметр заклепочной головки и т. п.
Систему допусков, в которой за основу берется постоянный предельный размер вала, называют системой вала (рис. 2, а ). Различные сопряжения с предельным размером вала получают путем необходимого изменения поля допусков отверстия. На чертежах система вала обозначается буквой «В» с индексом класса точности обработки и записывается справа от номинального размера, например 50В 3 . Действительный диаметр вала в пределах допуска всегда бывает меньше номинального, в частном случае он равняется ему, но никогда не бывает больше.
Систему допусков, в которой за основу берется постоянный предельный размер отверстия, называют системой отверстия (рис. 2, б ). Различные сопряжения с предельным размером отверстия получают путем изменения поля допусков вала. На чертежах система отверстия обозначается буквой «А» с индексом класса точности обработки и записывается справа от номинального размера, например 50А 3 . Действительный размер отверстия всегда больше номинального в пределах допуска, в частном случае может равняться ему, но никогда не бывает меньше.
1.4. Посадки
В машиностроении при сборке деталей в узлы, а узлов – в машины или агрегаты сопрягают парные поверхности одинаковой формы, которые либо входят одна в другую, либо примыкают одна к другой. Характер сопряжения определяется посадкой, под которой понимают степень прочности соединения сопрягаемых деталей, или свободу их относительного перемещения. Посадки создаются разностью размеров парных деталей (вала и отверстия), входящих в сопряжения. Различают три основных типа посадок – посадки с зазором, или подвижные, посадки переходные и посадки с натягом, или неподвижные (прессовые).
При подвижной посадке сопряженные парные детали могут взаимно перемещаться во время работы в определенном направлении. Такой вид посадки применяется при сопряжении поршня с цилиндром. Чтобы обеспечить подвижную посадку, необходимо иметь диаметр цилиндра несколько больше диаметра поршня. Разность между диаметрами цилиндра и поршня (в общем случае между диаметрами отверстия и вала) называют зазором ; например, при диаметре отверстия 50 мм, вала – 49,8 мм зазор будет 0,2 мм. Из этого следует, что зазор является величиной положительной.
При неподвижной посадке сопряженные парные детали прочно соединяются между собой; их взаимное перемещение во время работы исключается. Неподвижные посадки достигаются путем принудительной запрессовки вала в отверстие. При неподвижной посадке необходимо иметь диаметр вала до запрессовки несколько больше диаметра отверстия. Разность между диаметрами вала и отверстия называют натягом .
При переходных посадках, обеспечивающих хорошее центрирование отверстий, натяги могут быть положительными и отрицательными; в местах соединений образуется либо натяг, либо зазор, поэтому неподвижность сопрягаемых деталей большей частью обеспечивается при помощи крепежных элементов (шпонки, шплинты и т. д.); разность между диаметрами вала и отверстия незначительна, вследствие этого натяги или зазоры невелики.
В зависимости от степени прочности соединения на практике используется несколько типов подвижных, переходных и неподвижных посадок. Из подвижных посадок в современном машиностроении наиболее часто применяются: 1) посадки скольжения С; 2) движения Д; 3) ходовая X; 4) теплоходовая ТХ; легкоходовая Л; 6) широкоходовая Ш; из переходных посадок: 1) глухая Г; 2) тугая Т; 3) напряженная Н; 4) плотная П; из неподвижных прессовых посадок: 1) горячая Гр; 2) прессовая Пр; 3) легкопрессовая Пл.
Посадку скольжения с весьма незначительным зазором используют для медленного перемещения деталей (например, пиноль в корпусе задней бабки токарного станка, шпиндель сверлильного станка и т. п.). Посадка движения, также имеющая малый зазор, обеспечивает совпадение осей вала и отверстия (шпиндели токарных станков, делительных головок и т. д.). Ходовые посадки с зазором заметной величины наиболее широко применяются в машиностроении для деталей, вращающихся с умеренными скоростями (коленчатые валы в коренных подшипниках, дроссели во втулке клапана паровоздушного молота и т. п.). Легкоходовые посадки со значительными зазорами имеют взаимное перемещение одной детали в другой при быстроходном вращении или умеренных скоростях, но при большой длине подшипников (валы центробежных насосов, валы приводов круглошлифовальных станков и т. п.). Посадки широкоходовые, обладающие весьма значительными зазорами, используют в тех случаях, когда скорости вращения весьма велики и возможны перекосы при сборке (валы в длинных подшипниках, холостые шкивы на валах и т. п.).
Глухие посадки применяются для деталей, которые не должны демонтироваться в течение всей службы (шестерня на валу бетономешалки или ковочной машины и т. п.). Тугие посадки дают меньший натяг, чем глухие; используются для деталей и узлов, которые при капитальном ремонте можно менять (ступенчатый шкив на валу привода транспортера или круглошлифовального станка и т. п.). Напряженная посадка дает или нулевой, или отрицательный натяг; встречается в узлах и деталях, подлежащих смене без особых усилий при мелких ремонтах (шестерни в металлорежущих станках и т. п.). Плотная посадка характеризуется отрицательным натягом (зазором); применяется в узлах, подвергающихся сборке и разборке в процессе эксплуатации (сменные шестерни, сменные втулки и т. п.).
При горячей, прессовой и легкопрессовой посадках, используемых для неразъемных соединений без крепежных элементов, натяги бывают такими, что в процессе сборки на сопряженных парных поверхностях они создают упругие деформации, обеспечивающие во время работы противодействие взаимному смещению деталей (стальные бандажи вагонных колес, шестерни на промежуточном валу грузового автомобиля, втулки в шестерне передней бабки токарного станка и т. п.).
На чертежах тип посадки условно обозначается соответствующей буквой и индексом справа, указывающим класс точности, например, легкоходовая посадка 4-го класса точности обозначается Л 4 .
Совокупность разных точностей и различных отклонений для образования разнообразных посадок и их построение называется системой допусков.
Система допусков подразделяется на систему отверстия и систему вала .
Рис. 95. Посадки в системе отверстий (а) и в системе вала (б) :
1 — ходовая; 2 — скольжения; 3 — прессовая
Система отверстия — это совокупность посадок, в которых при одном классе точности и одном номинальном размере предельные размеры отверстия остаются постоянными, а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений валов (рис. 95, а). Во всех стандартных посадках системы отверстия нижнее отклонение отверстия равно нулю. Такое отверстие называется основным.
Система вала — это совокупность посадок, в которых предельные отклонения вала одинаковы (при одном номинальном размере и одном классе точности), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отношений отверстия (рис. 95, б). Во всех стандартных посадках системы вала верхнее отклонение вала равно нулю. Такой вал называется основным.
Поля допусков основных отверстий обозначаются буквой А, а основных валов — буквой В с числовым индексом класса точности (для 2-го класса точности индекс 2 не указывается): А 1 , А, А 2а,А 3а, А 4 и А 5 , В 1 В 2 , В 2а, В 3 , В 3а, В 4 , В 5 . Общесоюзными стандартами установлены допуски и посадки гладких соединений.
Допускается пользоваться не только посадками, установленными стандартом, но и комбинациями стандартизованных полей допусков отверстий и валов одного или разных классов точности.
Для предпочтительного применения при номинальных размерах 1 + 500 мм установлены два ряда полей допусков отверстий и валов. В первую очередь должны применяться поля допусков 1-го ряда, затем поля допусков 2-го ряда. Только в особых случаях, при необходимости, могут применяться остальные поля допусков.
К первому ряду 2-го класса точности относятся поля допусков посадок Н, С, Х, а ко второму ряду — Пр, Г, П, Д и Л. Путем длительных наблюдений установлена зависимость изменения допуска от размеров обрабатываемых поверхностей. Эта зависимость выражается в виде кубической параболы . Сравнение допусков при разных размерах поверхности и одинаковой точности производят, используя единицу допуска. Число этих единиц, заключенных в величине допуска на обработку поверхности, характеризует степень точности обработки. Для каждого класса точности предусмотрено определенное число единиц допуска. Величина допуска равна ai, где а — число единиц допуска, i — величина единицы допуска.
По ГОСТу единица допуска i в мк выражается следующими зависимостями:
для отверстия диаметром 0,1—1 мм
для отверстий диаметром 1—500 мм
для отверстий диаметром 500—10 000 мм
где d c.a есть среднее арифметическое значение интервалов диаметров в мм. На чертежах отклонения указывают одним из двух способов:
1) указывается размер и буквенное обозначение посадки, например, при скользящей посадке 2-го класса точности для отверстия системы вала диаметром 30 мм посадка обозначается 30С, для ходовой посадки 3-го класса — 30Х 3 ; размер основного вала обозначается 30В для первого случая и 30В 3 — для второго; при системе отверстия основное отверстие будет обозначено 30А и 30А 3 , а на размерах вала соответственно будут указаны посадки;
2) указывается размер и численные значения допустимых отклонений в миллиметрах, например, для отверстия диаметром 30 мм в системе вала при скользящей посадке 2-го класса точности пишется Ø30 +0,027 ; для ходовой посадки 3-го класса точности пишется 30 +0,05 ; размер основного вала будет обозначен Ø 50 -0,017 .
При системе отверстия размер основного отверстия 2-го класса будет Ø 30 +0,027 , а для третьего класса Ø 30 +0,05 . Для скользящей посадки 2-го класса точности в системе отверстия размер вала будет Ø 30 -0,017 , а для ходовой посадки 3-го класса Ø 30 -0,05 .
Во всех случаях численные значения верхних отклонений указывают выше стрелки размера, а нижнее отклонение — ниже нее. Отклонения, равные нулю, на чертеже не указывают.
В машиностроении применяется в основном система отверстия, так как при этом необходимо меньше режущих инструментов с различными размерами, например, для всех посадок одного и того же класса точности при определенном номинальном размере потребуются развертки одного диаметра. При системе вала для обработки различных отверстий требуются развертки или протяжки разных диаметров в соответствии с разными размерами отверстий для различных посадок. Обработка валов обычно производится инструментами (резцами, шлифовальными кругами и т. д.), размеры которых не связаны с характером посадок.
Развертки, протяжки и другие калибрующие инструменты (размеры которых по диаметру определяют размеры обработанных ими поверхностей) относительно дороги. Таким образом, предпочитают систему отверстия из экономических соображений.
Однако в некоторых случаях оказывается более целесообразным применять систему вала. Это главным образом относится к тем случаям, когда на одном валу должно быть помещено несколько деталей с разными посадками. В этом случае при системе отверстия вал нужно было бы делать ступенчатым, а это не всегда позволит осуществить сборку.
ЕСДП состоит из двух равноправных систем допусков и посадок: системы отверстия и системы вала.
Выделение названных систем допусков вызвано различием в способах образования посадок.
Система отверстия – система допусков и посадок, при которой предельные размеры отверстия для всех посадок для данного номинального размера d н сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров вала (рис. 10).
Система вала – система допусков и посадок, при которой предельные размеры вала для всех посадок для данного номинального размера d н сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров отверстия (рис. 11).
Рис.10. Посадки в системе отверстия
Рис.11. Посадки в системе вала
Деталь, размеры которой для всех посадок при неизменных номинальном размере и квалитете не меняются, принято называть основной деталью .
Соответственно не основными деталями будут валы в системе отверстия и отверстия в системе вала.
В системе отверстия основной деталью является отверстие , у которого нижнее отклонение EI , а допуск задается «в тело» детали, т. е. в плюс в сторону увеличения размера от номинального, поэтому верхнее отклонение ES = + T D (рис. 10).
В обозначенииполя допуска основного отверстия должна быть указанабуква H , т. к. основным отклонением является нижнее отклонение EI = 0 (рис.9).
В системе вала основной деталью является вал , у которого верхнее отклонение es = 0, а допуск задается «в тело» детали, т. е. в минус – в сторону уменьшения размера от номинального, поэтому нижнее отклонение ei = − T d (рис.11)
В обозначенииполя допуска основного вала должна быть указанабуква h , т. к. основным отклонением является верхнее отклонение es = 0 (рис. 8).
Система отверстия имеет более широкое применение по сравнению с системой вала, что связано с ее преимуществами технико-экономического характера.
Для обработки отверстий с разными размерами необходимо иметь соответственно и разные комплекты дорогостоящих режущих инструментов (сверла, зенкера, развертки, протяжки и т.п.), а валы независимо от их размера обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом.
Система вала является предпочтительной по сравнению с системой отверстия. , когда валы не требуют дополнительной размерной обработки, а могут пойти в сборку после так называемых заготовительных технологических процессов. Система вала применяется также в случаях, когда система отверстия не позволяет осуществлять требуемые соединения при данных конструктивных решениях (один и тот же вал сопрягается с несколькими отверстиями с разным характером посадок, например, посадки шпонки по ее ширине с пазами вала и отверстия осуществляются в системе вала, т. к. шпонка с пазом вала должна иметь посадку с большей вероятностью натяга, а с пазом отверстия – с большей вероятностью зазора).
При выборе системы посадок необходимо учитывать допуски на стандартные детали и составные части изделий, так в шариковых и роликовых подшипниках посадки внутреннего кольца на вал осуществляются в системе отверстия, а посадки наружного кольца в корпус изделия – в системе вала.
Основные понятия. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности. Наиболее распространены в машиностроении соединения деталей с гладкими цилиндрическими (I) и плоскими параллельными (II) поверхностями. У цилиндрических соединений поверхность отверстия охватывает поверхность вала. Охватывающая поверхность называется отверстием , охватываемая - валом . Названия «отверстие» и «вал» условно применяются и к другим нецилиндрическим охватывающим и охватываемым поверхностям (рис. 115).
Рис. 115
На рабочих чертежах в первую очередь проставляют размеры, которыми оценивают количественно геометрические параметры деталей.
Размер - это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т. п.). Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.
Номинальным размером (рис. 116) называется основной размер детали, рассчитанный с учетом ее назначения и требуемой точности. Номинальный размер соединений - общий (одинаковый) размер для отверстия и вала, составляющих соединение. Номинальные размеры деталей и соединений выбирают не произвольно, а по ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». В производстве номинальные размеры не могут быть выдержаны: действительные размеры всегда в большую или меньшую сторону отличаются от номинальных. Поэтому, помимо номинальных (расчетных), различают также действительные и предельные размеры на деталях.
Рис. 116
Действительный размер - размер, полученный в результате измерения готовой детали с допустимой степенью погрешности. Допустимую неточность изготовления деталей и требуемый характер их соединения устанавливают посредством предельных размеров.
Предельными размерами называются два граничных значения, между которыми должен находиться действительный размер. Большее из этих значений называется наибольшим предельным размером, меньшее - наименьшим предельным размером (рис. 117,I). Таким образом для обеспечения взаимозаменяемости на чертежах необходимо вместо номинального указывать предельные размеры. Но это сильно усложнило бы чертежи. Поэтому предельные размеры принято выражать посредством отклонений от номинального.
Рис. 117
Предельное отклонение - это алгебраическая разность между предельными и номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения. Верхнее отклонение - это алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером. В соответствии с ГОСТ 25346-89 верхнее отклонение отверстия обозначается ES, вала - es. Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером. Нижнее отклонение отверстия обозначается ЕI, вала - ei.
Номинальный размер служит началом отсчета отклонений. Отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными нулю (см. рис. 117, II). В таблицах стандартов отклонения указывают в микрометрах (мкм). На чертежах отклонения принято указывать в миллиметрах (мм).
Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Деталь считают годной, если действительное отклонение проверяемого размера находится между верхним и нижним отклонениями.
Допуск, поле допуска, квалитеты точности . Допуск Т * - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.
Стандарт ГОСТ 25346-89 устанавливает понятие «допуск системы», - это стандартный допуск, установленный системой допусков и посадок. Допуски системы ЕСДП** обозначаются: IТ01, IТО; IТ1 ... IТ17, Буквы IТ обозначают «допуск ИСО» *** . Так, IТ7 обозначает допуск по 7-му квалитету ИСО.
Величина допуска не совсем полно характеризует точность обработки. Например, у вала? 8 _0.03 мм и вала?64_0.03 мм величина допуска одинаковая и равна 0,03. Но обработать вал?64_0.03 мм значительно труднее, чем вал?8_0.03 мм.
В качестве единицы точности, с помощью которой можно выразить зависимость точности от диаметра d, установлена единица допуска i (I). Чем больше единиц допуска содержится в допуске системы, тем больше допуск и, следовательно, меньше точность, и наоборот. Число единиц допуска, содержащихся в допуске системы, определяется квалитетом точности.
Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера. Квалитеты охватывают допуски сопрягаемых и несопрягаемых деталей. Для нормирования различных уровней точности размеров от 1 мм до 500 мм в системе ЕСДП установлено 19 квалитетов: 01; 0; 1; 2 ... 17.
В настоящее время допуски измерительных инструментов и устройств - IТ01 - IТ7, допуски размеров в посадках - IТ3 ... IT13, допуски неответственных размеров и размеров в грубых соединениях - IТ14 ... IТ17. Для каждого квалитета на основе единицы допуска и числа единиц допуска закономерно построены ряды полей допусков.
Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Определяется оно величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении (рис. 118) поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.
Рис. 118
Все поля допусков для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отверстий (I) - прописными (А, В, С, В и т. д.) и для валов (II) - строчными (а, b, с, d и т. д.). Ряд полей допусков обозначаются двумя буквами, а буквы О,W, Q и L не используются.
Разберем теперь сущность некоторых понятий. Допустим, что для какой- нибудь детали задан основной расчетный размер 25 мм. Это номинальный размер. В результате неточностей обработки действительный размер детали может оказаться больше или меньше номинального. Однако действительный размер должен колебаться только в известных пределах. Пусть, например, наибольший предельный размер равен 25,028 мм, а наименьший предельный размер -24,728 мм. Значит, допуск размера, характеризующий требуемую точность обработки детали, равен 25,028-24,728=0,300 мм.
Как уже указывалось, на чертежах обозначают не предельные размеры, а номинальный размер и допускаемые отклонения - верхнее и нижнее. Для рассматриваемой детали верхнее предельное отклонение будет равно: 25,028-25=0,028 мм; нижнее предельное отклонение: 24,728-25=0,272 мм. Размер детали, проставляемый на чертеже, - Верхнее предельное отклонение размера пишется над нижним. Значения отклонении записываются более мелким шрифтом, чем номинальный размер. Знаки «плюс» и «минус» показывают, какое действие нужно произвести, чтобы подсчитать наибольший и наименьший предельные размеры.
Если нижнее и верхнее предельные отклонения равны, то их записывают так: .
В этом случае размер шрифта у номинального размера и у равных абсолютных величин отклонений одинаковый. Если одно из отклонений равно нулю, то его совсем не указывают. В этом случае плюсовое отклонение наносят на место верхнего, а минусовое - на место нижнего предельного отклонения.
* Начальная буква французского слова Tolerance - допуск.
**Единая система допусков и посадок (ЕСДП).
***Международная организация по стандартизации (ИСО), рекомендации которой легли в основу ЕСДП.