Основные понятия о размерах допусках и посадках. Основные понятия о размерах, отклонениях и допусках

При создании механизмов машин и при описаниях процессов взаимодействий поверхностей всегда возникает необходимость соединения двух или нескольких деталей или процессов. И очень часто приходится одну деталь (процесс) помещать внутрь другой. Основное содержание разработок по взаимозаменяемости в машиностроении и описании процессов взаимодействий связано именно с такими сопряжениями, поэтому приведем некоторые термины и их определения.

При соединении двух деталей объектов поверхности, которыми они соединяются, называют сопрягаемыми и иногда разделяют элементы детали с охватывающими и охватываемыми поверхностями.

Охватывающей называется элемент детали с внутренней сопрягаемой поверхностью (рис. 1.2). За деталями с такими поверхностями установился термин «отверстие».

Охватываемой называется деталь с наружной сопрягаемой поверхностью. За такими деталями установился термин «вал».

Как видно из определений и рис. 1.2, термины «отверстие» и «вал» применяются не обязательно к замкнутым поверхностям взаимодействии, но и к полуоткрытым, и относятся не ко всей детали или поверхности, а прежде всего к ее элементам, участвующим в сопряжении. Этот термин введен для удобства нормирования требований к размерам этих сопрягаемых поверхностей без различия формы детали в отношении несопрягаемых поверхностей.

I - детали с охватывающими поверхностями (отверстия),

2 - детали с охватываемыми поверхностями (валы).

Рис. 1.2. Охватывающие и охватываемые поверхности сопряжений

При соединении отверстий и валов, т.е. деталей с охватывающей и охватываемой поверхностями, они образуют сопряжение, чаще называемое посадкой. При этом в зависимости от размеров валов и отверстий (не забывайте, что термины «вал» и «отверстие» теперь и в дальнейшем мы будем употреблять только в отношении наружных и внутренних поверхностей) они могут иметь после сборки разные возможности в отношении смещения относительно друг друга. В некоторых случаях после соединения одна деталь может смещаться относительно другой на определенную величину, а в других случаях происходит сопротивление их взаимному смещению с разной степенью взаимодействия. Термины «отверстие» и «вал» могут применяться и для несопря- гаемых элементов или процессов. Этот методологический подход рассмотрим на примере машиностроения.

Посадка - характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в ней зазоров или натягов.

Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Добавление в определении натяга слов «до сборки» объясняется тем, что в результате сборки с натягом может происходить деформация сопрягаемых поверхностей.

В зависимости от свободы относительного перемещения сопрягаемых деталей или степени сопротивления их взаимному смещению разделяют посадки на три вида: посадки с зазором; посадки с натягом; переходные посадки.

Посадка с зазором (рис. 1.3, а) - посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. При графическом изображении в посадке с зазором поле допуска отверстия всегда располагается над полем допуска вала, т.е. размеры годного отверстия всегда больше размеров годного вала.

Посадки с зазором характеризуются (отличаются одна от другой) величиной наименьшего и наибольшего зазора. Наибольшим зазор окажется тогда, когда будут сопрягаться наибольший предельный размер отверстия и наименьший предельный размер вала. Наименьший зазор- при сопряжении наибольшего размера вала с наименьшим размером отверстия. В частном случае наименьший зазор может быть равен нулю.

Посадки с зазором используются в тех случаях, когда допускается относительное смещение сопрягаемых деталей.

Посадка с натягом (рис. 1.3, в) - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении, при графическом изображении в посадке с натягом поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала, т.е. всегда размеры годного отверстия меньше размеров годного вала.

Посадки с натягом характеризуются (отличаются одна ол другой) величиной наименьшего и наибольшего натяга. Наибольшим натяг окажется тогда, когда будут сопрягаться наименьший размер отверстия с наибольшим размером вала. Наименьший натяг - при сопряжении наибольшего размера отверстия с наименьшим размером вала.

Посадки с натягом используются в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент в основном без дополнительного крепления только за счет упругих деформаций сопрягаемых деталей.

Переходная посадка (рис. 1.3, в)- посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью.

Переходные посадки характеризуются наибольшим натягом и наибольшим зазором. Если при изготовлении окажется, что размер отверстия соответствует наибольшему предельному размеру, а размер вала - наименьшему предельному размеру, то получится наибольший зазор в этом сопряжении. Если размер вала после изготовления соответствует наибольшему допустимому, а отверстие - наименьшему допустимому, то получится наибольший допустимый натяг.

Поэтому заранее, до изготовления, когда установлены допуски и возможные предельные размеры отверстия и вала, нельзя сказать, какая будет посадка - с зазором или с натягом.

Рис. 1.3. Графические изображения посадок: а) посадка с зазором; б) посадка с натягом; в) переходная посадка

При эксплуатации, когда необходимо иногда проводить разборку и сборку, используются переходные посадки взамен посадок с натягом. Обычно переходная посадка требует дополнительного закрепления сопрягаемых деталей, они имеют небольшие предельные зазоры и натяги и часто используются для обеспечения центрирования, т.е. обеспечения совпадения осей отверстия и вала. Для решения проблем сопряжения поверхностей в машиностроении используется система отверстия и система вала.

Посадки с одинаковыми зазорами или натягами можно получить при разном положении полей допусков отверстия и вала (см. рис. 1.1). Таких полей допусков может оказаться бесчисленное множество. Но это означает, что практически невозможно будет выпускать в продажу обрабатывающий инструмент для изготовления отверстий - сверла, зенкеры, развертки, другой инструмент, непосредственно формирующий размеры сопрягаемых поверхностей.

Поэтому в нормативных документах всех стран мира используется принципиальный подход к ограничению свободы в установлении полей допусков валов и отверстий относительно номинального значения. Это ограничение сформулировано в понятии «система отверстия» и «система вала». Принципиальный подход в этих системах заключается в том, что при образовании всех трех видов посадок вводится ограничение в расположении полей допусков, т.е. принимается постоянное положение одного из полей допусков (вала или отверстия), причем один из предельных размеров вала или отверстия должен совпадать с номинальным размером. Такие отверстия и валы получили название основных.

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

Таким образом, у основного отверстия с номинальным размером совпадает наименьший предельный размер, а у вала - наибольший предельный размер. Эти границы установлены не случайно. Дело в том, что при обработке вала его размер изменяется от большего к меньшему. Следовательно, можно прекращать обработку, когда размер будет равен наибольшему допустимому значению. И очень удобно, если этот первый из возможных размеров годной детали будет целым числом, равным номинальному. При обработке отверстия размер изменяется от меньшего к большему, и первый размер годной детали - это наименьший допустимый размер, он соответствует номинальному размеру.

Посадки в системе отверстия (рис. 1.4, а) - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных, валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала (рис. 1.4, б) - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.

Здесь надо отметить, что предпочтение отдается системе отверстия, поскольку в этой системе меньше надо полей допусков для отверстия одного номинального размера, а изготовить отверстие и измерить его значительно труднее и дороже, чем изготовить и измерить вал такого размера с одинаковой точностью. Практически только для системы отверстия можно изготавливать готовый режущий инструмент для отверстия, так как в системе вала очень много полей допусков отверстий с различными предельными отклонениями при одном и том же номинальном размере. Систему вала обычно используют, исходя из некоторых конструктивных или технологических соображений, когда это экономически выгодно. Но случаи использования системы вала весьма ограничены.

Рис. 1.4. Схемы графических представлений посадок: я) - в системе отверстия; б) - в системе вала

В машиностроении все детали условно подразделяют на две группы:

1. "валы " – наружные (охватываемые) элементы детали, номинальный размер вала принято обозначать d ;

2. "отверстия " – внутренние (охватывающие) элементы детали, номинальный размер отверстия обозначают D .

Термины "вал" и "отверстие" относят не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей любой другой формы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров. Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т.п.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры указываются в миллиметрах. Различают следующие размеры:

Номинальный размер (D, d, l ) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий.

Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями ряда нормальных линейных размеров.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.

Предельные размеры детали - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Принятые обозначения их D max и D min для отверстия, d max и d min – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

Выбраковочный размер – размер, при достижении которого деталь изымается из работы. Выбраковочный размер обычно задается в стандартах через границу износа или предел износа.

Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения – это вектора, которые показывают насколько предельный размер отличается от номинального. Отклонения всегда задаются со знаком "+" или "–".

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в табл. 8.1.

Верхнее и нижнее отклонения могут быть положительными (расположены выше номинального размера или нулевой линии), отрицательными (расположены под нулевой линией), и равными нулю (совпадают с номинальным размером – нулевой линией).

И посадках

Размер – числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.д.), выраженное в единицах измерения. В машиностроении линейные размеры записывают в технической литературе и указывают на чертежах в миллиметрах. В зависимости от происхождения и назначения линейные размеры имеют различные наименования: номинальный, исполнительный, действительный и т.д.

Номинальный – размер, значение которого устанавливают расчетом исходя из функционально назначения детали или принимают, руководствуясь конструктивными соображениями. При простановке на чертежах номинальный размер следует округлять до значений по ГОСТ 6636-69.

Детали после их изготовления имеют действительные размеры – размеры, установленные в результате измерения с допустимой погрешностью.

Допуск (от лат. Tolérаnce) – допускаемая (планируемая конструктором) погрешность обработки, при которой деталь может выполнять функциональное назначение при сборке и эксплуатации с заданной точностью и надежностью.

Значения допусков стандартизированы и систематизированы в виде рядов точности – квалитетов (табл. 6, ГОСТ 25346-89).

Допуск указывают на чертежах рядом с номинальными размером с помощью двух предельных отклонений:

верхнее предельное отклонение ЕS , es ;

нижнее предельное отклонение EI , ei .

T D = ES – EI ; (1.2)

T d = es – ei. (1.3)

Предельные отклонения записывают на чертежах рядом с номинальным размером с соответствующим знаком: + или –. Например: Æ , 50±0,07, 20 и т.д.

Предельное отклонение – расстояние от номинального размера до верхней и нижней границ поля допуска на изготовление детали (рис. 1.2). Термин «поле допуска» связывают с графическим изображением допусков на схемах и рассматривают его как интервал значений, ограниченный верхним и нижним предельными отклонениями, в пределах которого допускаются действительные отклонения размера детали.

Размер, который подлежит исполнению по данному чертежу, называют исполнительным размером. Исполнительный размер состоит из следующих составляющих, к примеру, для тела вращения:

Стандартные предельные отклонения рассчитаны в зависимости от значения основного отклонения (табл. 7, 8, ГОСТ 25346-89) и допуска (табл. 6, ГОСТ 25346-89), а их значения приведены в ГОСТ 25347-82.

С помощью предельных отклонений не только задают допуск на чертежах, но и ограничивают предельные размеры детали: наибольший – D max , d max и наименьший – D min , d min .

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер детали. Наибольший и наименьший предельные размеры равны алгебраическим суммам номинального размера и соответствующего предельного отклонения:

для отверстия D max = D + ES ; (1.4)

D min = D + EI , (1.5)

для вала d max = d + es ; (1.6)

d min = d + ei . (1.7)

Условия годности детали вытекают из соотношения между действительными и предельными размерами:

D max ≥ D д ≥ D min – для отверстия (1.8)

d max ≥ d д ≥ d min – для вала (1.9)

Действительный размер D д (d д) – размер, полученный при изготовлении изделия и измеренный с допустимой погрешностью.

При анализе точности соединения используют схему расположения поля допуска. Схема выполняется без масштаба и поясняет взаимное расположение допусков сопрягаемых деталей.

Пример схемы расположения поля допуска вала Æ20 приведен на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема расположения поля допуска на изготовление вала

с исполнительным размером Æ20

Нулевая линия – это образующая номинального вала (отверстия), положение которой соответствует номинальному размеру. Относительно нулевой линии откладывают на схеме предельные отклонения: положительные – вверх, а отрицательные – вниз. Принято указывать предельные отклонения на схемах в мкм.

В процессе сборки детали соединяются между собой, образуя соединения. Между реальными сопрягаемыми поверхностями при сборке появляется зазор или натяг.

Зазор S – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг N – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Характер соединения двух деталей при сборке условно назвали термином «посадка».

Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению после сборки. Количественным выражением посадки является размер зазора или натяга.

В реальном соединении после сборки, как уже отмечалось, соответственно возможен зазор или натяг, т. е. возможны два вида посадок – с зазором или с натягом.

В проектном соединении (на чертеже), когда посадка в соединении задается взаимным расположением полей допусков сопрягаемых деталей, существует три вида посадок:

с зазором – поле допуска вала расположено ниже поля допуска отверстия;

с натягом – поле допуска вала расположено выше поля допуска отверстия;

переходная – поля допусков вала и отверстия взаимно полностью или частично перекрываются.

Посадка с зазором возможна в том случае, когда предельные размеры отверстия больше предельных размеров вала, т. е. когда поле допуска отверстия на схеме расположено выше поля допуска вала (рис. 1.3).

При сборке деталей соединения, приведенного на рис. 1.3, возможны два предельных события, когда вал и втулка будут иметь предельные диаметры:

наибольший зазор S max имеет место при сборке деталей 1 и 4 ;

наименьший зазор S min – при сборке деталей 2 и 3 .

S max = ES – ei ; (1.10)

S min = EI – es ; (1.11)

S m = 0,5(S max + S min). (1.12)

При условии годности вала и втулки действительный зазор S д будет изменяться в пределах от S min до S max . Предел допустимого колебания действительного зазора от S min до S max назвали термином «допуск посадки» – Т п (допуск зазора):

Т заз = Т п = S max – S min = Т D + T d (1.13)

Рисунок 1.3 – Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей с зазором (на стадии проектирования): 1 – наименьший вал; 2 – наибольший вал; 3 – наименьшее отверстие; 4 – наибольшее отверстие

Действительный зазор S д – разность между действительными размерами отверстия D д и вала d д, если размер отверстия больше размера вала.

Посадка с натягом имеет место в том случае, когда предельные размеры вала по чертежу больше предельных размеров отверстия. Это возможно в том случае, когда на стадии проектирования поле допуска вала расположено выше поля допуска отверстия (рис. 1.4).

При сборке деталей соединения, приведенного на рис. 1.4, возможны два предельных события, когда вал и втулка будут иметь предельные размеры:

наибольший натяг – при сборке деталей 1 и 4 ;

наименьший натяг – при сборке деталей 2 и 3 .

Рисунок 1.4 – Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей посадки с натягом (по чертежу): 1 – наименьшее отверстие; 2 – наибольшее отверстие; 3 – наименьший вал; 4 – наибольший вал

N min = ei – ES ; (1.14)

N max = es – EI ; (1.15)

N m = 0,5(N max + N min). (1.16)

Предел допустимого колебания действительного натяга N д при сборке от N min до N max называют допуском натяга (допуск посадки) – Т п:

Т нат = Т п = N max – N min = Т D + T d . (1.17)

Действительный натяг N д – разность действительных размеров вала d д и отверстия D д, если размер вала больше размера отверстия.

Переходная посадка имеет место в том случае, когда предельные отклонения заданы на сборочном чертеже таким образом, что поле допусков вала и втулки взаимно перекрываются (рис. 1.5).

Рисунок 1.5 – Схема расположения полей допусков сопрягаемых деталей

переходной посадки: 1 – наименьший вал; 2 – наибольший вал; 3 – наименьшее отверстие; 4 – наибольшее отверстие

В переходной посадке возможен при сборке или зазор, или натяг. Наибольший зазор будет иметь место при сборке деталей 1 и 4 , а наибольший натяг– при сборке деталей 2 и 3 . Наименьший зазор S min = N min = 0. Это возможно в том случае, когда действительные размеры вала и отверстия при сборке будут равными. Наибольшие зазор и натяг рассчитывают по ранее приведенным формулам (1.10), (1.15):

S max = ES – ei ; N max = es –EI .

Допуск переходной посадки – предел колебания расстояния между поверхностями отверстия и вала при сборке от S max до N max , т.е.

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

Различают действительный, номинальный и предельные размеры.

Действительный размер – размер, установленный измерением с помощью средства измерения с допускаемой погрешностью измерения.

Под погрешностью измерения понимается отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер – размер, полученный в результате изготовления и значение которого нам не известно.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений.

Номинальный размер указывается на чертеже и является общий для отверстия и вала, образующих соединение и определяется на стадии разработки изделия исходя из функционального назначения деталей путем выполнения кинематических, динамических и прочностных расчетов с учетом конструктивных, технологических, эстетических и других условий.

Полученный таким образом номинальный размер должен быть округлен до значений, установленных ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». Стандартом в диапазоне от 0,001 до 20 000 мм предусмотрено четыре основных ряда размеров: Ra 5, Ra 10, Ra 20, Ra 40, а также один дополнительный ряд Ra 80. В каждом ряду размеры изменяются по геометрической профессии со следующими значениями знаменателей соответственно рядам: (Геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в котором каждое последующее число получается умножением предыдущего на одно и то же число - знаменатель прогрессии.)

В каждом десятичном интервале для каждого ряда содержится соответственно номеру ряда 5; 10; 20; 40 и 80 чисел. При установлении номинальных размеров предпочтение должно отдаваться рядам с более крупной градацией, например ряд Ra 5 следует предпочесть ряду Ra 10, ряд Ra 10 - ряду Ra 20 и т.д. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84) с некоторым округлением. Например, по R5 (знаменатель 1,6) берутся значения 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630 и т.д.

Стандарт на нормальные линейные размеры имеет большое экономическое значение, состоящее в том, что при сокращении числа номинальных размеров сокращается потребная номенклатура мерных режущих и измерительных инструментов (сверла, зенкеры, развертки, протяжки, калибры), штампов, приспособлений и другой технологической оснастки. При этом создаются условия для организации централизованного изготовления названных инструментов и оснастки на специализированных машиностроительных заводах.

Стандарт не распространяется на технологические межоперационные размеры и на размеры, связанные расчетными зависимостями с другими принятыми размерами или размерами стандартных комплектующих изделий.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Когда необходимо изготовить деталь, то размер должен задаваться двумя значениями, т.е. предельными допустимыми значениями. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший - наименьшим предельным размером. Размер годного элемента детали должен находиться между наибольшим и наименьшим допускаемыми предельными размерами.

Нормировать точность размера - это значит указать два его возможных (допускаемых) предельных размера.

Принято обозначать номинальный, действительный и предельные размеры соответственно: для отверстий - D, D Д, D max , D min ; для валов - d, d Д, d max , d mln .

Сравнивая действительный размер с предельными, можно судить о годности элемента детали. Условиями годности являются соотношения: для отверстий D min D Д; для валов D min Предельные размеры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изготовления; при этом предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или совпадать с ним.

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

Для упрощения простановки размеров на чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения: верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Верхнее отклонение обозначается ES (Ecart Superieur) для отверстий и es - для валов; нижнее отклонение обозначается El (Ecart Interieur) для отверстий и ei - для валов.

Согласно определениям: для отверстий ES=D max -D; EI= D min -D; для валов es=d max –d; ei= d mln -d

Особенность отклонений заключается в том, что они всегда имеют знак (+) или (-). В частном случае одно из отклонений может быть равно нулю, т.е. один из предельных размеров может совпадать с номинальным значением.

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

Допуск обозначается IT (International Tolerance) или T D - допуск отверстия и T d - допуск вала.

Согласно определению: допуск отверстия T D =D max -D min ; допуск вала Td=d max -d min . Допуск размера всегда положительная величина.

Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков.

Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нее (рис. 1.4 и 1.5)

При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю-охватывающую и внутреннюю -охватываемую поверхности. Один из размеров соприкасающихся поверхностей носит название охватывающий размер, а другой -охватываемый. Для круглых тел охватывающая поверхность носит общее название-отверстие, а охватываемая-вал, a соответствующие размеры называют- диаметр отверстия и диаметр вала.

Подвижное или неподвижное соединение деталей может быть выполнено за счёт отклонений сопряжённых размеров вала или отверстия в ту или иную сторону от их номинальных размеров.

Расчётный размер, проставляемый на чертеже, называется номинальным размером (фиг. 439). Номинальные размеры проставляются в миллиметрах.

Действительным размером называется фактический размер, полученный непосредственным измерением после обработки детали.

Предельными называются размеры, между которыми может колебаться действительный размер одного и того же элемента детали изготовленной партии. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший-наименьшим предельным размером.

Если у номинального размера на чертеже стоит только один предельный размер, например 25 +0,4 или 25 -0,1 , то это значит, что другой предельный размер совпадает с номинальным. Знак плюс показывает, что предельный размер больше номинального, а знак минус,-что предельный размер меньше номинального.

Действительный отклонением называется разность между действительным и номинальным размерами.

Верхним отклонением называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным.

Нижним отклонением называется разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Зазоры, натяги и посадки. Зазором называется положительная разность между размером отверстия и размером вала. Величина зазора определяет большую или меньшую степень свободы взаимного движения сопряжённых деталей.

Натягом называется отрицательная разность между размерами отверстия и вала, создающая (после сборки) неподвижное соединение.

Посадкой называется характер или тип соединения двух вставленных одна в другую деталей.

Все посадки разделяются на две группы: посадки подвижные и посадки неподвижные.

Подвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее свободу их относительного движения.

Неподвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее соответствующую степень прочности их соединения.

Различают следующие виды посадок, отличающихся друг от друга большим или меньшим зазором или большим или меньшим натягом.

Подвижные посадки Неподвижные посадки

Скользящая С Горячая Гр

Движения Д Прессовая Пр

Ходовая X Легкопрессовая Пл

Легкоходовая Л Глухая Г

Широкоходовая Ш Тугая T

Напряжённая H Плотная П

Система допусков. Различают две системы допусков: систему отверстия и систему вала.

Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры отверстия остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе отверстия достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров вала. В системе отверстия наименьшим предельным размером отверстия является его номинальный размер.

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же системы и степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры вала остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе вала достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров отверстия. В системе вала наибольшим предельным размером вала является его номинальный размер.

Допуск отверстия в системе отверстия всегда направлен в сторону увеличения отверстия (в тело), а допуск вала в системе вала-в сторону уменьшения вала (в тело). Основание систем обозначается: отверстие- буквой А, вал-буквой В. Отверстие в системе вала и вал в системе отверстия обозначаются буквами и цифрами соответствующих им посадок и класса точности.

В машиностроении принята преимущественно система отверстия.

5.1.3. Понятие о размерах и отклонениях

Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам удобнее рассматривать на примере валов и отверстий и их соединений.

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.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Определения даются по ГОСТ 25346-89 "Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений".

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров (см. раздел "Стандартизация"). Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Базой для нормальных линейных размеров являются предпочтительные числа, а в отдельных случаях их округленные значения.

Действительный размер - размер элемента, установленный измерением. Данный термин относится к случаю, когда измерение производится для определения годности размеров детали установленным требованиям. Под измерением понимают процесс нахождения значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а под погрешностью измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер - размер, полученный в результате обработки детали. Значение истинного размера неизвестно, так как невозможно выполнить измерение без погрешности. В связи с этим понятие "истинный размер" заменяется понятием "действительный размер".

Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер. Для предельного размера, которому соответствует наибольший объем материала, т. е. наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия, предусмотрен термин предел максимума материала; для предельного размера, которому соответствует наименьший объем материала, т. е. наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия, - предел минимума материала.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента (рис. 5.1)

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Из этих определений следует, что когда необходимо изготовить деталь, то ее размер должен задаваться двумя допустимыми значениями - наибольшим и наименьшим. У годной детали размер должен находиться между этими предельными значениями.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями (рис. 5.2).

Стандартный допуск П - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Допуск характеризует точность размера.

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 (рис. 5.2).

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно.

Для указания номинального размера используется так называемая нулевая линия.

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 (рис. 5.2).

Используя приведенные выше определения, можно вычислить следующие характеристики валов и отверстий.

Схематичное обозначение полей допусков

Для наглядности все рассмотренные понятия удобно представить графически (рис. 5.3).

На чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения от номинального размера. Учитывая, что отклонения мо-

гут быть положительными (+), отрицательными (-) и одно из них может равняться нулю, то возможны пять случаев положения поля допуска при графическом изображении:

1) верхнее и нижнее отклонения положительные;

2) верхнее отклонение положительное, а нижнее равно нулю;

3) верхнее отклонение положительное, а нижнее отклонение равно нулю;

4) верхнее отклонение равно нулю, а нижнее отклонение отрицательное;

5) верхнее и нижнее отклонения отрицательные.

На рис. 5.4, а приведены перечисленные случаи для отверстия, а на рис. 5.4, б - для вала.

Для удобства нормирования выделяют одно отклонение, которое характеризует положение поля допуска относительно номинального размера. Это отклонение получило название основного.

Основное отклонение - это 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.

Из формул (5.1) - (5.8) следует, что требования к точности размеров можно нормировать несколькими способами. Можно задать два предельных размера, между которыми должны находиться раз-

а - отверстия; б- вала

меры годных деталей; можно задать номинальный размер и два предельных отклонения от него (верхнее и нижнее); можно задать номинальный размер, одно из предельных отклонений (верхнее или нижнее) и допуск на размер.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров. Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента.

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.