Допуски и посадки

Для обеспечения бесперебойной эксплуатации судовых механизмов и устройств, сокращения продолжительности и стоимости их ремонта в судовом машиностроении внедрена система взаимозаменяемости деталей. Готовые детали, которые можно использовать при ремонте механизма взамен изношенных, называются взаимозаменяемыми. Взаимозаменяемость является основой агрегатно-узлового метода ремонта судовых машин и механизмов.

Различают взаимозаменяемость полную и ограниченную. При полной взаимозаменяемости новую деталь ставят взамен старой на места в узлах механизма без механической обработки. При ограниченной взаимозаменяемости производят подбор новой детали по месту или дополнительно обрабатывают ее в процессе сборки механизма. Взаимозаменяемость обеспечивается изготовлением деталей с отклонениями от номинальных размеров.

Номинальный размер – размер от которого исходят при назначении отклонений.

Предельные размеры – размеры ограниченные отклонениями, в пределах которых должен находится действительный размер.

Действительный размер – размер полученный измерением с какой то погрешностью.

Допуск Т( от лат. Tolerance-допуск ) – разность между наибольшим и наименьшим размером или абсолютная алгебраическая разность между верхним и нижним отклонением. Допуск характеризует точность параметра.

Отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

ГОСТ 25346-82 устанавливает понятия проходного и непроходного пределов размера.

Проходной предел – термин, применяемый к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала и нижнему пределу для отверстия (при применении предельных калибров речь идёт о предельном размере, проверяемом проходным калибром).

Непроходной предел – термин, применяемый к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала и верхнему пределу для отверстия (при применении предельных калибров речь идёт о предельном размере, проверяемом непроходным калибром).

В зависимости от расположения относительно нулевой линии (номинальный размер) отклонения могут быть положительные и отрицательные.

D_max = D + ES, d_max = d + es

D_min = D + EI, d_min = d + ei

T_d = d_max - d_min = es - ei

T_D = D_max - D_min = ES - EI

Допуск знака не имеет.

Поле допуска – многообразие размеров, которое можно получить в процессе изготовления, находящееся в границах данного допуска и отражающее его положение относительно нулевой линии (рис. 41 а -41 в).

Посадка – характер соединения деталей (с зазором, с натягом, переходная). Характер соединения обусловлен расположением допусков относительно нулевой линии и их числовыми значениями.

Посадка с зазором (поле допуска вала находится ниже поля допуска отверстия)

S_max = D_max – d_min; S_min = D_min – d_max; S_m = (S_max + S_min) /2.

Посадка с натягом (поле допуска вала находится над полем допуска отверстия)

N_max = d_max – D_min; N_min = d_min – D_max; N_m = (N_max - N_min) /2.

Переходная посадка (поле допуска вала перекрывает частично или полностью поле допуска отверстия).

Допуск посадки – разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами в посадках с зазором, TS или наибольшим и наименьшим допускаемыми натягами TN:

TS = S_max – S_min; TN = N_max - N_min.

В переходной посадке допуск посадки – сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению: TS,N = T_пос = S_max + N_max = TD +Td.

Единая система допусков и посадок (ЕСДП) – это совокупность рядов допусков и посадок, построенных закономерно на основе опыта, теоретических, экспериментальных исследований и оформленных в стандарты. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых деталей машин. Она даёт возможность стандартизовать режущие и мерительные инструменты (калибры), облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости деталей.

В настоящее время большинство стран применяет ЕСДП по ИСО. Страны-члены СЭВ ещё в 1972 г. перешли на ЕСДП и основные нормы В, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО. Основные нормы В включают системы ДП на конические, резьбовые поверхности, зубчатые передачи и т.д.

Существуют посадки в системе отверстия (СА) и системе вала (СВ).

Посадки в СА – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием. Его обозначают Н. Это значит, что зазоры и натяги регулируются размерами вала при неизменном размере отверстия.

Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю, EI = 0.

Посадки в СВ – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом. Его обозначают h. Это значит, что зазоры и натяги в регулируются размерами отверстия при неизменном размере вала.

Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю, es = 0.

Такую систему допусков называют односторонней предельной. Характер посадок в СВ и в СА примерно одинаков. Выбор посадки в СА или СВ определяется конструктивными, технологическими, экономическими соображениями.

А

В Отверстия

СCD

+ D

E EF

F J нулевая линия (номинал)

FG G K M N

H P

R

- J_s S T

U V

X

Y

Z ZA

ZB

ZC

zc

Вала zb

za

y z

x

u v

t

j_s r s

+ p нулевая линия (номинал)

m n

- fg k

ef f j

e

cd d

c

a b

Рис. 41 а. Относительные положения полей допусков

При одинаковой точности обработки отверстия и вала, для обработки отверстия требуется большая номенклатура инструмента, следовательно затраты на изготовление отверстия выше чем вала. Поэтому, как правило используется СА.

Для построения систем допусков (СД) устанавливают единицу допуска i (I), которая, отражая влияние технологических, конструкторских, метрологических факторов, выражает зависимость допуска от номинального размера, ограниченного допуском, и является мерой точности.

поле допуска основного отверстия

+

нулевая линия

0

_

поля допусков валов номинал

Рис. 41 б. Посадки в системе отверстий

поле допуска основного вала

+

нулевая линия

0

_

номинал

поля допусков отверстий

Рис. 41 в. Посадки в системе вала

Установлены следующие единицы допусков:

для размеров до 500 мм i = 0,45 (второй член уравнения учитывает погрешность измерения;

для размеров свыше 500 мм до 10000 мм I = 0,004D + 2,1;

где D – среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала,

, мм

Допуск для любого квалитета определяется по формуле Т = ai,

где a – число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера; i(I) – единица допуска, мкм, зависящая от номинального размера.

Детали различного назначения изготавливают с различной точностью. Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей (степени точности).

Квалитет (степень точности) – ступень градации значений допусков системы. Под этим понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью (определяемой коэффициентом a) для всех номиналов данного диапазона. Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинала.

В ЕСДП установлено 20 квалитетов: 01, 0, 1, 2, 3, …, 18 (обозначаются в порядке убывания точности). Выше приведённые формулы предназначены для определения допусков квалитетов 5 – 17.

Число единиц допуска a для этих квалитетов соответственно равно: 7, 10, 16, 25, 40, 64, 100, 160, 250, 400, 640, 1000, 1600. Значения a для квалитетов 6 и грубее образуют геометрическую прогрессию со знаменателем φ = 1,6. Это значит, что при переходе к соседнему, более грубому, квалитету - допуски возрастают на 60 %. Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.

Для каждого из квалитетов 01, 0, 1, 2, 3, 4 в ГОСТ 25346-89 приведены формулы расчёта допусков.

Таблица 23(а). Формулы расчета допусков

Квалитет
Обознач. допуска	IT01	IT0	IT1	IT2	IT3	IT4
Формула допуска	0,3+0,008D	0,5+0,012D	0,8+0,02D

Необходимо сказать, что ЕСДП установлена для деталей с нормальной температурой, т.е. +293 ⁰К или +20 ⁰С. Погрешность измерения, вызванную отклонениями от нормальной температуры и разностью коэф. линейного расширения детали и СИ, определяют по формуле: ,

где l – измеряемый размер, мм

a – коэф. линейного расширения детали 1 и средства измерения 2

∆ t – разность между температурой соответственно детали 1 и СИ 2 и нормальной температурой, ⁰С. Подсчитанную погрешность можно внести в качестве поправки к результату измерения, естественно с обратным знаком.

Здесь необходимо учитывать, что при определении знака ± температуры для формулы, нулевой линией является температура + 20 ⁰С.

Таблица 23 (б). Числовые значения единиц допуска

D, mm	До 3	Св.3 до 6	Св.6 до 10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 50	Св.50 до 80	Св.80 до 120	Св.120 до 180	Св.180 до 250	Св.250 до 315	Св.315 до 400	Св.400 до 500
i, mm	0,6	0,75	0,9	1,1	1,3	1,6	1,9	2,2	2,5	2,9	3,2	3,6	4,0
i = 0,45
D, mm	Св.500 до 630	Св.630 до 800	Св.800 до 1000	Св.1000 до 1250	Св.1250 до 1600	Св.1600 до 2000	Св.2000 до 2500	Св.2500 до 3150
I, mm	4,4	5,0	5,6	6,6	7,8	9,2		13,5
I = 0,004 D + 2,1

Номинальные, действительные и предельные размеры (рис.41 г). При изготовлении деталей практически нельзя добиться абсолютной точности размеров, да в этом и нет необходимости. Известно, что если отклонения размеров не выходят за указанные на чертеже величины, то все детали, изготовленные с точными размерами, будут одинаково пригодными для работы в узле машины или механизме. Размеры, указываемые на чертежах, бывают номинальные и предельные.

Номинальным называется размер, полученный путем расчета или выбранный из конструктивных или технологических соображений, согласованный с соответствующим стандартом и проставляемый на чертежах. Номинальные размеры принимают по ГОСТ6636-62, от них отсчитывают отклонения.

Действительным называется размер, полученный в результате непосредственного измерения с наивысшей практически достижимой точностью.

Рис. 41 г. Графическое изображение размеров, отклонений и допусков (а) и пример обозначений (б)

Предельными называются номинальные размеры с заданными в чертеже отклонениями, которые можно допустить при обработке; один из предельных размеров наибольший, другой наименьший.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением, между наименьшим предельным размером и номинальным размером – нижним отклонением, разность между действительным и номинальным размерами – действительным отклонением.

При обозначении на чертеже величины отклонения (рис. 41 г) рядом с номинальным размером указывают одно под другим верхнее и нижнее отклонения. При обозначении допусков величину от­клонения откладывают от линии, соответствующей номинальному размеру (нулевой линии). Положительные отклонения откладывают вверх, отрицательные вниз. Перед цифрой, указывающей положи­тельное отклонение, ставят знак плюс, а перед цифрой, указываю­щей отрицательное, – знак минус. Если отклонения равны, ставят оба знака, а затем указывают величину отклонения. Например, на чертеже указано Это означает, что отклонения не равны, но все детали размерами от 119,97 до 120,05 мм будут пригодны для работы в механизме.

Если же отклонения в обе стороны равны, указывают, например, так: 120±0,05.

При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю (охватывающую) и внутреннюю (охватываемую) поверх­ности. Поэтому один из размеров соприкасающихся поверхностей называют охватывающим, другой – охватываемым. Для цилиндри­ческих тел охватывающая поверхность носит название отверстие, охватываемая – вал, а соответствующие размеры – диаметр отверстия и диаметр вала.

Таблица 24. Характеристики основных посадок с зазором, применяемых при изготовлении и ремонте судовых механизмов