Основы стандартизации (стр. 7 )

Размер – числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. п.) в выбранных единицах измерения.

Номинальный размер – размер, относительно которого определяются отклонения. Номинальный размер отверстия обозначается Dн (D), вала – dн (d) (рис. 1).

Номинальный размер является основным размером деталей или их соединений. Его назначают по результатам расчетов деталей на прочность, износостойкость, жесткость и на основании конкретных конструктивных, технологических и эксплуатационных соображений. Две соединяемые детали имеют общий номинальный размер. Значения номинальных размеров, полученные расчетным путем, следует округлять в соответствии со значениями, установленными в ГОСТ 6636 – 99 [38]. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе рядов предпочтительных чисел в соответствии с ГОСТ 8032 – 84 [37].

Действительный размер – это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Данный термин введен в связи с тем, что изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами абсолютно невозможно, а тем более измерить ее без внесения погрешности. Действительный размер обозначается для отверстия Dд, а для вала dд.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться или быть равным действительный размер. Границы предельных размеров или диапазон рассеивания действительных размеров, определяется наибольшим (Dmax, dmax) и наименьшим (Dmin, dmin) предельными размерами (рис. ). Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности деталей.

Наибольший предельный размер (Dmax, dmax) – наибольший допустимый размер элемента (рис. 1).

Наименьший предельный размер (Dmin, dmin) – наименьший допустимый размер элемента (рис. 1).

Предел максимума материала – термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший объем материала, т. е. наибольшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.

Предел минимума материала – термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наименьший объем материала, т. е. наименьшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия.

Согласно [45] введены понятия предельных отклонений от номинального размера.

Предельным отклонением размера называется алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения.

Верхнее отклонение (ЕS, es) – это алгебраическая разность между наибольшим предельным и действительным размерами (рис. 2).

Верхнее отклонение для отверстия (ES) определяется по формуле ES = Dmax – Dн, а верхнее отклонение для вала (es) вычисляется следующим образом es = dmax – dн. Нижнее отклонение (ЕI, ei) – это алгебраическая разность между наименьшим предельным и действительным размерами (рис. 2). Нижнее отклонение для отверстия (EI) определяется по формуле EI = Dmin – Dн, а нижнее отклонение для вала (ei) вычисляется следующим образом ei = dmin – dн. Действительным отклонением называют алгебраическую разность между действительным и соответствующим номинальными размерами. Отклонение является положительным, если предельный или действительный размер больше номинального, и отрицательным, если указанные размеры меньше номинального.

Рис. 1. Графическое изображение соединения деталей и расположения границ предельных размеров

В соответствии с [44], на машиностроительных чертежах номинальные и предельные линейные размеры, а также их отклонения указываются в миллиметрах в миллиметрах без указания единицы измерения, например, 45+0,007,
81, 50– 0,025, 42.

Угловые размеры и предельные отклонения указывают в градусах, минутах или секундах с указанием единицы измерения, например: 0°, 30¢, 40², 120° ± 20°. Отклонение равное нулю на чертежах не проставляют, указывают только отклонение положительное на месте верхнего или отрицательное на месте нижнего предельного отклонения, например, 60– 0,025, 70+ 0,025. Предельные отклонения в таблицах допусков указывают в микрометрах.

Одним из основных понятий определяющих точность изготовления деталей, является допуск. Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разность между верхним и нижним отклонениями, и обозначается буквой Т, для отверстия ТD, для вала Тd:

ТD = Dmax – Dmin = |ES – EI|,

Тd = dmax – dmin = |es – ei|.

Рис.2. Схема определения поля допуска и предельных отклонений

Допуск всегда является положительной величиной. Он определяет допустимое поле рассеяния действительных размеров годных деталей в изготовленной партии или заданную точность изготовления. От допуска во многом зависит качество деталей и стоимость их изготовления. Чем меньше допуск, тем выше требуемая точность детали, а стоимость изготовления при этом увеличивается.

Графическое изображение допусков позволяет наглядно представить соотношение предельных размеров отдельных деталей в соединении. Для упрощения допуски изображают графически в виде поля допуска (рис. 2).

На рис. 1 представлено изображение отверстия и вала. Заштрихованная зона между наибольшим и наименьшим предельными размерами является допуском. Однако такая схема хотя и достаточно наглядна, но трудно выполнима в масштабе, поскольку разница между номинального размера, отклонений и допусков очень большая.

Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонения относительно нулевой линии (рис. 2).

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которого 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. 2, 3).

Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемые детали называют сопрягаемыми, а поверхности соединяемых элементов, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. Поверхности тех элементов деталей, которые не входят в соединение с поверхностями других деталей, называют несопрягаемыми или свободными. В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых и несопрягаемых, или свободных, поверхностей.

Рис. 3. Схема расположения отклонений

В соединении деталей различают охватываемые и охватывающие поверхности (рис. 4). Для обозначения этих поверхностей введены специальные термины – вал и отверстие. Термин «вал» применяется для обозначения наружных или охватываемых поверхностей деталей. Термин «отверстие» применяется для обозначения внутренних или охватывающих поверхностей деталей. Эти термины применяются не только к цилиндрическим деталям, но и к элементам деталей другой формы: резьбовым, шлицевым, плоским и т. д.

ГОСТ 25346 – 89 устанавливает также такие понятия как основного вала и основного отверстия.

Основное отверстие – это отверстие, нижнее предельное отклонение поля допуска которого равно нулю (EI = 0).

Основное вал – это вал, верхнее предельное отклонение поля допуска которого равно нулю (es = 0).

Допуски размеров охватывающих и охватываемых поверхностей принято сокращенно называть соответственно допуском отверстия TD и допуском вала Td.

Если говорят о деталях, находящихся в соединении, то применяют термин «посадка». Посадкой называется характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки. Посадка характеризует свободу относительно перемещения деталей в соединении или степень сопротивления их взаимному перемещению.

Различают посадки с зазором (рис. 5, а), с натягом (рис. 5, б) и переходные (рис. 5, в), в которых возможен как зазор, так и натяг.

Зазор (S) – разность между размерами отверстия и вала до сборки, ели размер отверстия больше размера вала (рис. 6). Зазор рассчитывается по следующей формуле S = D – d.

Зазор может быть выражен, как натяг, но только со знаком минус (S = – N), а натяг – как зазор со знаком минус (N = – S). Собранное с зазором соединение допускает перемещение деталей друг относительно друга. В соединении с зазором определяют следующие основные параметры: наибольший зазор Smax = Dmax – dmin = ES – ei; наименьший зазор Smin = Dmin – dmax = EI – es; средний зазор Sm =(Smax – Smin)/2.

Посадка с зазором – посадка, при которой всегда обеспечивается зазор в соединении, т. е. наименьший предельный размер отверстия больше предельного размера вала или равен ему. При графическим изображении посадки с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис 5, а). Посадка с зазором обеспечивает возможность относительного перемещения собранных деталей. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижнее отклонение отверстия совпадает с верхним отклонением вала, т. е. Dmin = dmax. В этом случае Smin = 0.

Натяг (N) – разность размеров вала и отверстия до сборки соединения, если размер вала больше размера отверстия (рис. 7).

Натяг рассчитывается по следующей формуле

N = d – D.

Собранное с натягом соединение обеспечивает неподвижность деталей после их сборки. Основные параметры соединений с натягом: наибольший натяг Nmax = dmax – Dmin = es – EI; наименьший натяг Nmin = dmin – Dmax= ei – ES; средний натяг Nm =(Nmax – Nmin)/2.

Рис. 5. Расположение полей допусков отверстия и вала: а) для посадки с зазором;

б) для посадки с натягом; в) для переходной посадки

Посадка с натягом – посадка, при которой всегда обеспечивается натяг в соединении, т. е. наибольший предельный размер отверстия меньше предельного размера вала или равен ему. При графическим изображении посадки с натягом поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис 5, б). К посадкам с натягом относят такие посадки, у которых нижняя граница поля допуска вала совпадает с верхней границей поля допуска отверстия, т. е.
Dmax = dmin. В этом случае Nmin = 0.

Рис. 6. Графическое изображение образования зазора

Рис. 7. Графическое изображение образования натяга

Переходная посадка – посадка, при которой возможен как зазор, таки натяг в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическим изображении переходной посадки поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично (рис. 5, в).

Кроме перечисленных выше характеристик посадок – значений зазоров и натягов – существуют понятия номинального размера посадки и допуска посадки.

Номинальным размером посадки называют номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение, а допуском посадки называют сумму допусков отверстия и вала, составляющих соединение.

Из-за неточности выполнения размеров отверстия и вала зазоры и натяги в соединениях, рассчитанные исходя из эксплуатационных требований, не могут быть выдержаны точно, из чего и объясняется появление понятия «допуск посадки».

Допуск посадки – это сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение.

Для посадки с зазором допуск посадки будет определяться разностью между наибольшим и наименьшим предельными зазорами

TS = Smax – Smin.

Для посадки с натягом допуск посадки будет определяться разностью между наибольшим и наименьшим предельными натягами

TN = Nmax – Nmin.

В переходных посадках допуск посадки считается как сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению.

TS(TN) = Nmax + Smax.

Если провести несложные преобразования, выразив максимальный зазор и натяг через разность диаметров (Smax = Dmax – dmin и Nmax = dmax – Dmin), то можно получить допуск посадки, численно равный сумме полей допусков вала и отверстия

TS =TD+Td; TN =TD+Td; TS(TN) = TD+Td.

Согласно [45, 49, 50], в системах ИСО и единой системе допусков и посадок установлены допуски и посадки для размеров менее 1 мм и до 500 мм,
от 500 мм до 3150 мм, а в единой системе допусков и посадок также для размеров от 3150 мм домм. В единой системе допусков и посадок для размеров менее 1 мм выделены отдельно.

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.