Допуски и посадки.Измерительный инструмент. Учебное пособие: Допуски и посадки Лекции по допускам и посадкам

Допуском размера – называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями /2/.

Допуск обозначают буквой «Т» (от лат. тolerance – допуск):

TD = D max – Dmin = ES – EI – допуск размера отверстия;

Td = dmax - dmin = es – ei – допуск размера вала.

Для рассмотренных ранее примеров 1 – 6 (раздел 1.1) допуски размеров определяются следующим образом:

1) Td = 24,015 – 24,002 = 0,015 – 0,002 = 0,013 мм;

2) Td = 39,975 – 39,950 = (-0,025) – (-0,050) = 0,025 мм;

3) TD = 32,007 – 31,982 = 0,007 – (-0,018) = 0,025 мм;

4) TD = 12,027 – 12 = 0,027 – 0 = 0,027 мм;

5) Td = 78 – 77,954 = 0 – (- 0,046) = 0,046 мм;

6) Td = 100,5 – 99,5 = 0,5 – (- 0,5) = 1 мм.

Допуск – величина всегда положительная . Допуск характеризует точность изготовления детали. Чем меньше допуск, тем труднее обрабатывать деталь, так как повышаются требования к точности станка, инструмента, приспособлений, квалификации рабочего. Неоправданно большие допуски снижают надежность и качество работы изделия.

В некоторых соединениях при различных сочетаниях предельных размеров отверстия и вала могут возникать зазоры или натяги. Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой . Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению /1/.

Различают три группы посадок:

1) с гарантированным зазором;

2) переходные;

3) с гарантированным натягом.

Если размеры отверстия больше размеров вала, то в соединении возникает зазор.

Зазор – это положительная разность между размерами отверстия и вала /1/:

S = D – d 0 – зазор;

Smax = Dmax – dmin – наибольший зазор,

Smin = Dmin – dmax – наименьший зазор.

Если до сборки размеры вала больше размеров отверстия, то в соединении возникает натяг. Натяг – это положительная разность между размерами вала и отверстия /1/:

N = d – D 0 – натяг,

Nmax = dmax – Dmin – наибольший натяг;

Nmin = dmin – Dmax – наименьший натяг.

Посадки, в которых есть вероятность возникновения зазора или натяга, называют переходными.

Допуск посадки – это допуск зазора для посадок с гарантированным зазором (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим зазорами) или допуск натяга для посадок с гарантированным натягом (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим натягами). В переходных посадках допуск посадки – это допуск зазора или натяга /1/.

Обозначение допуска посадки:

TS = Smax – Smin – допуск посадки для посадок с гарантированным зазором.

TN = Nmax – Nmin – допуск посадки для посадок с гарантированным натягом.

T(S,N)=Smax + Nmax – допуск посадки для переходных посадок.

Для любой группы посадок допуск посадки можно определить по формуле

Третья лекция

2. Основные понятия о посадках (сопряжениях)

План лекции

Понятия зазора и натяга.

Виды посадок.

Образование посадок в системе отверстия и в системе вала.

Ранее были введены понятия вала и отверстия как соответственно наружного охватываемого и внутреннего охватывающего элементов. При сопряжении этих элементов, принадлежащих двум разным деталям, получают ту или иную посадку.

Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый значениями получающихся в этом соединении зазоров и натягов.

Зазор – разность между размерами отверстия и вала до сборки:

Зазор характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей. Чем больше зазор – тем большая свобода относительного перемещения элементов сопряжения. Можно вспомнить еще термин люфт (нем. – Luft), обозначающий зазор между сопряженными поверхностями деталей узла.

Если размер вала больше размера отверстия, в соединении получается положительный натяг. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки:

И зазор и натяг можно, вообще говоря, рассматривать как величины алгебраические, считая, что S = - N.

Понятие «посадка» относится к совокупности пар сопрягаемых элементов, размер каждого из которых является случайной величиной. Поле рассеивания данной случайной величины ограничено заданными предельными отклонениями. Поэтому получающиеся при сборке зазоры (натяги) – также случайные величины.

Характер сопряжения (то есть посадки) удобно представлять на схеме полей допусков отверстия и вала . В геометрической интерпретации полем допуска является часть плоскости, ограниченная сверху и снизу линиями предельных размеров (отклонений). Отклонения ES и EI (es и ei) на схемах полей допусков (рис. 2.1) откладывают от линии номинального размера – нулевой линии - в мкм.

Конкретное содержание приведенной схемы полей допусков может быть лучше понято из рис. 2.2, где показан этот же характер соединения.

В зависимости от взаиморасположения полей допусков сопрягаемых элементов посадки бывают трех видов:

С гарантированным зазором, P(S > 0) = 1;

С гарантированным натягом, P(S < 0) = 1 или P(N > 0) = 1;

Переходные, то есть 0 < P(s) < 1.

Разумеется, P(S > 0) + P(N > 0) = 1.

Мера точности соединения – допуск посадки. Подобно тому как допуск размера есть разность его максимального и минимального предельных значений, допуск посадки находится как разность наибольшего и наименьшего зазоров:

TS = S max – S min = D max – d min – (D min – d max) = T D + T d .

Полученное соотношение иллюстрирует простую мысль: высокая точность соединения может быть обеспечена только при соответствующей высокой точности размеров сопрягаемых элементов.

Посадки назначаются, как правило, либо в системе отверстия либо в системе вала .

Слово «система» означает порядок, закономерность. Закономерность, прежде всего, выражается в том, что поле допуска одной из деталей сопряжения имеет вполне определенное постоянное расположение относительно линии номинального размера. Такая деталь именуется основной . Постоянная определенность расположения поля допуска основной детали – в том, что оно соприкасается с нулевой линией и опрокинуто «в материал детали» (так называемый принцип «экономии металла»).

Посадки в системе отверстия получаются сочетанием различных полей допусков наружных охватываемых элементов соединений (валов) с полем допуска основного отверстия (рис. 2.3):

Здесь верхнее отклонение отверстия для всех сопряжений постоянно и равно допуску размера отверстия (ES = T D = const), а нижнее отклонение отверстия равно нулю (EI = 0). Предельные же отклонения сопрягаемого с этим отверстием вала выбираются соответственно характеру назначаемого сопряжения.

Посадки в системе вала получаются сочетанием различных полей допусков внутренних охватывающих элементов (отверстий) с полем допуска основного вала (рис. 2.4):

Здесь es = 0, ei = - T d ; в зависимости же от требуемого характера соединения выбирают предельные отклонения отверстия (ES, EI).

Предпочтительнее применение системы отверстия: изготовление внутреннего элемента (отверстия) зачастую сложнее и дороже; для обработки отверстий обычно используется мерный режущий инструмент (например, развертки, протяжки), номенклатуру которого следует снижать.

В отдельных случаях выгоднее система вала:

Применения стандартизованных комплектующих, наружные элементы которых надо различным образом (то есть с образованием разных посадок) сопрягать с отверстиями других деталей;

Использования одного и того же вала для получения нескольких различных сопряжений с охватывающими внутренними элементами других деталей;

Использования для изготовления деталей стандартных калиброванных прутков без их механической обработки.

Литература

Белкин В.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости). – М.: Машиностроение, 1992.- 528 с.

Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Издательство стандартов, 1987. - 352 с.

Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2008. – 207 с.

Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины)
Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Система отверстия

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)

Система вала

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)

В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала

Термины и определения по ГОСТ 25346

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

Действительный размер — размер элемента, установленный измерением

Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер

Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами

Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES — верхнее отклонение отверстия; es — верхнее отклонение вала

Нижнее отклонение EI, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI — нижнее отклонение отверстия; ei — нижнее отклонение вала

Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии

Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой 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

Допуск Т — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака

Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии

Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров

Единица допуска i, I — множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i — единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I — единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм

Вал — термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Отверстие — термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю

Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия

Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки

Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение

Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала

Натяг — разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала

Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала

Посадка с натягом — посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала

Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично

Посадки в системе отверстия

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия

Посадки в системе вала

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала

Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С

6.1 Основные понятия

6.2 Система допусков на гладкие цилиндрические сопряжения

Рис. 6.2 – схема соединения Рис. 6.3 – схема соединения с зазором. с натягом.

6.4 Нанесение предельных отклонений на чертежах

Пример условного обозначения допусков и посадок на чертежах в системе отверстия и вала представлен на рис. 6.4. Верхнее

Два отверстия не Одно и более отверстий связанные базами связанных с базами

Рис. 6.6 - Три и более отверстий не связанных с базами

6.5 О зависимых допусках

6.6 Обозначения отклонений формы и расположения поверхностей

6.7 Допуски метрических резьб

6.9 Поля допусков

6.10 Допуски цилиндрических зубчатых передач

Рис. 6.6 – Виды сопряжений и величины гарантированных боковых зазоров в передаче при m<1 мм(а) и m>1 мм (б).

Контрольные вопросы

План

Стандартизация

Конспект лекций

по курсу:

«Взаимозаменяемость,

технические измерения»

Донецк 2008г

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.». 3

Лекция № 2 «Системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений». 10

Лекция № 3 «Расчет и выбор посадок для ГЦС». 17

Лекция № 4 «Расчет и конструирование калибров для контроля деталей гладких соединений». 28

Лекция № 5 «Допуски и посадки подшипников качения». 36

Лекция № 6 «Нормирование и обозначение шероховатости поверхности». 42

Лекция № 7 «Допуски формы и расположения поверхностей». 47

Лекция № 8 «Размерные цепи». 56

Лекция № 9 «Взаимозаменяемость, методы и средства измерения и контроля зубчатых передач». 68

Лекция №10 «Взаимозаменяемость резьбовых соединений». 77

Лекция № 11 «Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений». 82

Лекция № 12 «Допуски углов. Взаимозаменяемость конических соединений». 86

Лекция № 13 «Понятие о метрологии и технических измерениях». 91

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.»

Современное машиностроение характеризуется:

Непрерывным увеличением мощностей и производительности машин;

Постоянным совершенствованием конструкций машин и других изделий;

Повышением требований к точности изготовления машин;

Ростом механизации и автоматизации производства.

Для успешного развития машиностроения по этим направлениям большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости и стандартизации.

Цель дисциплины: знакомство с методами обеспечения взаимозаменяемости,

стандартизацией, а также методами измерения и контроля

применительно к современным изделиям машиностроения.

Из истории развития взаимозаменяемости и стандартизации.

Элементы взаимозаменяемости и стандартизации появились очень давно.

Так, например, водопровод, построенный рабами Рима, был выполнен из труб строго определенного диаметра. Для строительства пирамид в Древнем Египте использовались унифицированные каменные блоки.

В 18 веке по указу Петра 1 была построена серия военных судов с одинаковыми размерами, вооружением, якорями. В металлообрабатывающей промышленности взаимозаменяемость и стандартизация впервые были применены в 1761 году на Тульском, а затем Ижевском оружейных заводах.

Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.

Взаимозаменяемость – это возможность сборки независимо изготовленных деталей в узел, а узлов в машину без дополнительных операций обработки и пригонки. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц они должны быть изготовлены с заданной точностью, т.е. так, чтобы их размеры, форма поверхностей и другие параметры находились в пределах заданных при проектировании изделия.

Комплекс научно – технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Различают полную и неполную взаимозаменяемость деталей, собираемых в сборочные единицы.

Полная взаимозаменяемость обеспечивает возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочную единицу. (Например, болты, гайки, шайбы, втулки, зубчатые колеса).

Ограниченно взаимозаменяемыми называются такие детали, при сборке или смене которых может потребоваться групповой подбор деталей (селективная сборка), применение компенсаторов, регулирование положения деталей, пригонка. (Например, сборка редуктора, подшипников качения).

Уровень взаимозаменяемости производства изделия характеризуется коэффициентом взаимозаменяемости, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей к общей трудоемкости изготовления изделия.

Различают также внешнюю и внутреннюю взаимозаменяемость.

Внешняя – это взаимозаменяемость покупных или кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, по размерам и форме присоединительных поверхностей. (Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала, мощности, а также по диаметру вала; в подшипниках качения – по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения).

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. (Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца).

Базой для осуществления взаимозаменяемости в современном промышленном производстве является стандартизация.

Понятия о стандартизации. Категории стандартов

Крупнейшей международной организацией в области стандартизации является ИСО (до 1941 г. называлась ИСА, организована в 1926 г.) Высшим органом ИСО является Генеральная Ассамблея, которая собирается раз в 3 года, принимает решения по наиболее важным вопросам и избирает Президента организации. Организация состоит из большого количества клиентов. В Уставе указывается основная цель ИСО – «содействовать благоприятному развитию стандартизации во всем мире для того, чтобы облегчить международный обмен товарами и развивать взаимное сотрудничество в различных областях деятельности.

Основные термины и определения в области стандартизации установлены Комитетом ИСО по изучению научных принципов стандартизации (СТАКО).

Стандартизация – это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований, выполнение которых повышает качество продукции и производительность труда.

Стандарт – это нормативно – технический документ, устанавливающий требования к группам однородной продукции и правила, обеспечивающие её разработку, производство и применение.

Технические условия (ТУ) – нормативно – технический документ, устанавливающий требования к конкретным изделиям, материалу, их изготовлению и контролю.

Для усиления роли стандартизации разработана и введена в действия государственная (державна) система стандартизации ДСС. Она определяет цели и задачи стандартизации, структуру органов и служб стандартизации, порядок разработки, оформления, утверждения, издания и внедрения стандартов.

Основными целями стандартизации являются:

Повышение качества продукции;

Развитие экспорта;

Развитие специализации;

Развитие кооперации.

В зависимости от сферы действия ДСС предусматривает следующие категории стандартов:

ГОСТ (ДСТ) – государственные;

ОСТ – отраслевые;

СТП – предприятий.

Основные термины и определения принципа взаимозаменяемости

Основные термины и определения установлены в ГОСТ 25346 – 82.

Соединение – это две или несколько деталей подвижно или неподвижно сопряженные друг с другом.

Рисунок 1 – Примеры соединений

Номинальный размер – это общий для деталей соединения размер, полученный в результате расчета и округленный в соответствии с рядами нормальных линейных размеров установленных ГОСТ 6636 – 69 и распространенных на базе рядов предпочтительных чисел ГОСТ 8032 – 56.

Ряды предпочтительных чисел (ряды Ренара) представляют собой геометрические прогрессии.

R5: =1,6 – 10; 16; 25; 40; 63; 100…

R10: = 1,25 – 10; 12,5; 16; 20; 25…

Действительный размер – это размер, полученный в результате обработки детали и измеренный с допустимой погрешностью.

При выполнении чертежей размер удобнее всего проставлять в виде номинального размера с отклонениями.

Предельные размеры – это два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться действительный размер годной детали. ()

Рисунок 2 – Предельные размеры отверстия, вала

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (Т – Tolerance)

Допуск является мерой точности размера и определяет трудоемкость изготовления детали. Чем больше допуск, тем проще и дешевле изготовление детали.

Понятия о номинальном размере и отклонениях упрощает графическое изображение допусков в виде схем расположения полей допусков.