Взаимозаменяемость и понятие о допусках и посадках

 

Один из самых важных показателей качества машин, который существенно влияет на все критерии работоспособности и надежности, а также на эксплуатационные параметры - это точность изготовления и сборки сопряженных элементов деталей [1-8].

Взаимозаменяемость. Принцип конструирования и изготовления деталей, который обеспечивает возможность правильной сборки или замены при ремонтах независимо изготовленных деталей и сборочных единиц без дополнительной обработки и пригонки с сохранением соответствующего качества и надежности соединений, называется взаимозаменяемостью.

Взаимозаменяемость - характерная особенность современного машиностроения. Без нее было бы невозможным серийное или массовое производство машин, а также была бы значительно усложнена замена деталей во время ремонтов. Различают полную и неполную взаимозаменяемость. Полная взаимозаменяемость предусматривает правильное соединение всех сопряженных деталей, которые поступают на сборочные операции. Она обеспечивается высокой точностью изготовления деталей. При неполной взаимозаменяемости достигается правильное соединение только части деталей, изготовленных с меньшей точностью. Для сборки в таких случаях используется групповой подбор деталей (селективная сборка) или применяются различные компенсаторы и прочие дополнительные технологические приемы.

Взаимозаменяемость деталей машин обеспечивается системой допусков и посадок. Общие положения и основа построения системы допусков и посадок для гладких элементов деталей (цилиндрических или ограниченных параллельными плоскостями) с номинальными размерами до 3150 мм устанавливаются стандартами: ГОСТ 25346 -89 и ГОСТ 25347 - 82.

Понятие о размерах и их отклонениях. Параметры деталей количественно оценивают с помощью размеров. При изготовлении деталей машин невозможно получить идеально точные размеры. Вместе с тем для нормальной работы машины идеальная точность изготовления ее деталей не нужна. Чтобы сопряжение деталей отвечало целевому назначению, его размеры должны находиться между двумя допустимыми предельными значениями.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и пр.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры назначают в миллиметрах. Размеры бывают действительные, предельные и номинальные (рис. 7). Действительный размер - размер элемента, который устанавливают измерением. Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться действительный размер. Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента. Наименьший предельный размер - самый малый допустимый размер элемента. Номинальный размер - размер, относительно которого определяются отклонения. Номинальные размеры выбираются во время конструирования на основе расчетов на прочность или из конструктивных соображений и проставляются на чертеже детали или сборочном чертеже.

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

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размером.

Рисунок 7 - Предельные размеры и поля допусков для вала и отверстия

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размером.

Различают верхнее и нижнее отклонения.

Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размером.

Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размером.

Нулевая линия - линия, которая отвечает номинальному размеру, от которой откладывают отклонение размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия размещена горизонтально, то положительные отклонения откладывают вверх от нее, а отрицательные - вниз.

Понятие о допусках и квалитетах. Допуск - разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями (см. рис. 7).

Поле допуска - поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами, которое определяется допуском и его положением относительно номинального размера.

При графическом изображении поле допуска ограничено двумя линиями, которые отвечают верхнему и нижнему отклонению относительно нулевой линии.

Поля допусков размеров сопряженных элементов деталей установлены для трех диапазонов номинальных размеров: малых - до 1 мм; средних - от 1 до 500 мм и больших - от 500 до 3150 мм. Наиболее распространенный в машиностроении - средний диапазон номинальных размеров.

Основное отклонение - одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В стандартной системе допусков таким является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Для удовлетворения требований применительно к различным деталям и их посадкам с определенными номинальными размерами стандартом предусмотрена гамма допусков и основных отклонений, которые характеризуют положения этих допусков относительно нулевой линии (рис. 8).

Размещение поля допуска относительно нулевой линии, которое зависит от номинального размера, обозначается буквой латинского алфавита (или в некоторых случаях двумя буквами) - большой для отверстий и малой для валов.

Чем больший допуск на размер, тем меньшие требования к точности детали, проще и дешевле ее изготовление. Однако большие детали сложнее изготовлять по сравнению с меньшими с одинаковыми отклонениями от номинальных размеров. Поэтому допуск назначается в зависимости от размеров детали. Кроме этого, детали с одним и тем же номинальным размером могут быть изготовлены более точно (с меньшим полем допуска) и менее точно (с большим полем допуска). Стандарт предусматривает 20 квалитетов.

Квалитет (степень точности) - совокупность допусков, которые отвечают одному уровню точности для всех номинальных размеров.

В порядке уменьшения точности квалитеты обозначаются следующим образом: 01, 0, 1, 2, 3, ..., 18. Квалитеты 01, 0, 1, 2, 3 и 4 предназначены для концевых мер длины, калибров и т.д.; в квалитетах 5-13 даются допуски для размеров сопряженных поверхностей деталей; в квалитетах 14-18 - для размеров несопряженных поверхностей.

Поскольку поле допуска определяется квалитетом, а его положение относительно нулевой линии обозначается буквой, предельные отклонения линейных размеров могут быть указаны на чертежах деталей условными обозначениями полей допусков. При этом за числом, что указывает размер, идет условное обозначение поля допуска, которое состоит из буквы и цифры, что обозначает квалитет, например . Поле допуска и предельные отклонения даются в таблицах стандарта, а иногда проставляются в скобках после условного обозначения поля допуска: . Отклонение, которое приравнивают нулю, в обозначении не проставляется. Два предельных отклонения могут быть положительными (если два предельных размера больше номинального), отрицательными (два предельных размера меньше номинального) и одно положительным, второе отрицательным (один предельный размер больше, а второй меньше от номинального).

Посадки деталей и системы образования посадок. Во время сборки двух сопряженных деталей различают охватывающую и охватываемую поверхности. Хотя не все такие поверхности имеют цилиндрическую форму, условно называют охватывающую поверхность отверстием, а охватываемую - валом.

Рисунок 8 - Схема размещения полей допусков

Согласно стандарту установлена такая терминология:

Ø вал - термин, который условно употребляется для обозначения внешних (охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы;

Ø основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю;

Ø отверстие - термин, который условно употребляется для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы;

Ø основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

По разности между размерами отверстия и вала можно судить о свободе относительного движения сопряженных деталей или о прочности их неподвижного соединения. Характер соединения деталей определяется понятием «посадка».

Посадка - характер соединения двух деталей, который определяется разностью их размеров до сборки.

Номинальный размер посадки - номинальный размер, общий для отверстия и вала, которые образуют соединение.

В зависимости от размеров сопряженных поверхностей деталей в соединении может возникнуть зазор или натяг.

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

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

Все посадки делят на три группы: посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.

Посадка с зазором - посадка, при которой всегда обеспечивается зазор в соединении, то есть наименьший предельный размер отверстия больше или равен наибольшему предельному размеру вала (поле допуска отверстия размещено над полем допуска вала). К посадкам с зазором принадлежат также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Посадка с натягом - посадка, при которой всегда обеспечивается натяг в соединении, то есть наибольший предельный размер отверстия меньше или равен наименьшему предельному размеру вала (поле допуска отверстия размещено под полем допуска вала).

 

Переходная посадка - посадка, при которой возможны как зазор, так и натяг в соединении в зависимости от действительных размеров отверстия и вала (поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью).

Различают две системы образования посадок - систему отверстия и систему вала.

Посадки в системе отверстия - посадки, в которых необходимые зазоры и натяги образовываются соединением различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия.

Посадки в системе вала - посадки, в которых необходимые зазоры и натяги образовываются соединением различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала.

Посадки в системе отверстия образовываются изменением размещения полей допусков валов относительно поля допуска основного отверстия, а посадки в системе вала - изменением размещения полей допусков отверстий относительно поля допуска основного вала.

Если в технической документации показан размер соединенных элементов двух деталей, то в обозначение посадки в системе отверстия входят номинальный размер и поля допусков каждого элемента, начиная с отверстия, например . Поле допуска основного отверстия всегда обозначается буквой (см. рис.8).

В системе вала основным есть вал и его поле допуска обозначается буквой . В обозначение посадки в системе вала входит номинальный размер, общий для двух соединенных элементов (отверстия и вала), за которым следует обозначение полей допусков для каждого элемента, например .

В машиностроении используются обе системы образования посадок. Однако система отверстия имеет преимущества, так как позволяет использовать определенную номенклатуру режущего инструмента для обработки отверстий.

Выбор посадок для соединения деталей машин. Чтобы иметь подвижное соединение деталей, надо назначать посадку с зазором. При этом следует использовать: поля допусков валов от до - для посадок в системе отверстия и поля допусков отверстий от до - для посадок в системе вала. Для обеспечения высокой точности, надежного центрирования деталей с достаточно малыми зазорами используют посадки , , . Чтобы иметь точное вращение с небольшим числом оборотов, следует использовать соединения деталей с посадками , , . Посадку берут для соединения деталей невысокой точности со свободным продольным перемещением или обращением в опорах скольжения. Свободное вращение неответственных деталей достигается использованием посадки .

Переходные посадки предназначены для образования неподвижных соединений, которые подлежат периодической разборке и сборке. Они могут быть образованы при использовании полей допусков валов при выполнении соединений в системе отверстия и полей допусков отверстий , если соединение осуществляется в системе вала. Переходные посадки обеспечивают довольно высокую степень центрирования деталей. В таких соединениях для предотвращения относительного движения деталей надлежит предусматривать фиксирующие устройства - штифты, шпонки и т.д. Чаще используют переходные посадки , которые употребляются для соединения валов со ступицами зубчатых колес, размещенных на них, шкивов и других деталей, а также посадку для установки центровочных штифтов.

Посадки с натягом используют для образования неподвижных неразъемных соединений деталей. Их образовывают с помощью полей допусков валов от к (система отверстия) и полей допусков от к (система вала). За счет натяга эти посадки обеспечивают неподвижное соединение без использования дополнительных крепежных устройств. В таких случаях преимущественно используют такие посадки: ; ; ; .

При назначении полей допусков для посадки деталей разрешается выбирать их с различными квалитетами: для отверстий, которые обрабатывать сложнее, берут больший допуск (больший квалитет), чем допуск вала (разность не должна быть большей, чем два квалитета). Иногда используют внесистемные посадки, которые образовываются комбинацией полей допусков вала и отверстия, взятой из различных систем образования посадок, например Ø .

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: