Лекции по "Метрология Стандартизация Сертификация"

Посадка. Зазор. Натяг.

Посадкой называется характеристика степени свободы (или несвободы) относительного перемещения деталей соединения, определяемая большей или меньшей (возможно отрицательной) разностью действительных размеров отверстия и вала.

Разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, называется зазором. Зазор принято обозначать буквой «S».

              Sд=Dд - dд                                                                      (3.15)

Зазор обеспечивает возможность беспрепятственного относительного перемещения деталей в соединении.

              Разность размеров вала и отверстия, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом. Натяг принято обозначать буквой «N».

                                                        Nд = dд - Dд                                                                      (3.16)

Натяг обеспечивает сопротивление взаимному перемещению деталей в соединении.

              Возможен теоретический случай равенства действительных размеров отверстия и вала. Такая посадка называется «скользящей». Однако погрешности формы поверхностей практически исключают такую возможность в чистом виде.

Типы посадок. Предельные зазоры и натяги.

Допуск посадки.

              В том случае, если соединение собирается из отверстий и валов, два из предельных размеров которых находится в соотношении Dmin > dmax , то вся масса готовых годных соединений, выполненных по данному чертежу, будет иметь гарантированный зазор, т.е. соединение в любом сочетании действительных размеров будет подвижным. Посадка таких соединений называется посадкой с зазором.

Если же соединение  собирается из отверстий и валов с соотношением dmin > Dmax , то вся масса готовых годных соединений, выполненных по данному чертежу, будет иметь гарантированный натяг. Посадка таких соединений называется посадкой с натягом.

              В том случае, когда Dmin < dmax < Dmax , или Dmax > dmin > Dmin , в массе готовых годных соединений будут иметь место, как зазоры, так и натяги различной величины и в разных соотношениях, в зависимости от фактического расположения

полей допусков отверстия и вала. Такие посадки называются переходными посадками.

              Удобно различать тип посадки по взаимному расположению полей допусков отверстия и вала. Если на схеме с общей нулевой линией поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала (где расположится нулевая линия, значения не имеет), то готовые соединения будут иметь гарантированный зазор. Такая схема соответствует посадкам с зазором.

              Для посадок с натягом характерно расположение поля допуска отверстия ниже поля допуска вала.

Рисунок 3.5

Если поля допусков перекрываются, то это свидетельствует о наличии переходной посадки.

Типичные схемы полей допусков для всех трех типов посадок показаны на рисунке 3.5.

              Для одной и той же посадки действительные значения зазоров или натягов в массе готовых соединений будут различными вследствие того, что действительные значения размеров годных отверстия и вала будут разными в границах их предельных размеров. Отсюда следует, что предельно допустимые границы колебаний зазоров или натягов той или иной посадки будут определяться предельными размерами отверстия и вала. Тогда для посадок с зазором:

              Smin = Dmin - dmax = EI - es;                                                                      (3.17)

              Smax = Dmax - dmin = ES - ei.                                                                      (3.18)

Для посадок с натягом:

Nmin = dmin - Dmax = ei - ES;                                                                      (3.19)

              Nmax = dmax - Dmin = es - EI.                                                                      (3.20)

              Переходные посадки характеризуются наибольшим значением натяга и зазора:

Nmax = dmax - Dmin = es - EI;                                                                      (3.21)

              Smax = Dmax - dmin = ES - ei.                                                                      (3.22)             

Точность той или иной посадки характеризуется точностью размеров отверстия и вала, образующих соединение, и для всех типов посадок допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала, что можно выразить следующей зависимостью:

                                          Tп = Td + TD                                                                       (3.23)

              При известных предельных зазорах или натягах, допуски посадок можно найти из следующих выражений:

TS = Smax - Smin;                                                                      (3.24)

                                          TN = Nmax - Nmin;                                                                      (3.25)

                                          TN(S) = Nmax + Smax.                                                        (3.26)

              Среднее значение зазора или натяга в посадке определяют по формулам:

                                          Sc = 0,5(Smax + Smin);                                                        (3.27)

                                          Nc = 0,5(Nmax + Nmin);                                                        (3.28)

                                          Nc(Sc) = 0,5(Nmax - Smax).                                                        (3.29)

ЛЕКЦИЯ № 6

Система допусков

и посадок для гладких цилиндрических соединений.

Рассмотренные выше основные характеристики отдельных деталей и их соединений, реализуются в технической документации в виде числовых значений. Если бы разработчики технической документации для выражения этих характеристик в каждом конкретном случае использовали бы произвольные числовые их значения, в практике применения находилось бы бесчисленное множество числовых значений размеров, отклонений размеров, допусков и посадок. При этом взаимозаменяемость была бы крайне затруднена или просто невозможна.

Поэтому в практике установлены значительные ограничения на применение числовых значений основных размерных характеристик деталей и соединений, ими образуемых. Однако, эти ограничения не должны препятствовать свободному решению всех технических задач. Это достигается применением для различных типов соединений специально разработанных систем допусков и посадок.

Системой допусков и посадок называется закономерно и целесообразно построенная совокупность стандартизованных допусков и предельных отклонений размеров деталей, а также посадок, образованных отверстиями и валами, имеющими стандартные предельные отклонения.

Странами СНГ принята и действует   «Единая система допусков и посадок» (ЕСДП), которая  аналогична международной системе ИСО.

                 Стандартами ЕСДП для гладких соединений приняты целесообразные и достаточные ограничения числовых значений следующих величин: номинальных размеров; интервалов номинальных размеров; предельных отклонений; допусков; полей допусков; посадок.

              В перечисленном порядке в соответствующих последующих разделах остановимся подробнее на сущности и структуре ограничений, предусмотренных ЕСДП для этих величин.

Номинальные размеры.

              Номинальный размер есть основа соединения. Его получают, как упоминалось выше, исходя из функционального назначения соединения на основе соответствующих расчётов (на прочность, долговечность, износостойкость и т. п.), или по конструктивным соображениям с учётом опыта эксплуатации аналогичных соединений.

              Полученные расчётом, или иным путём, предварительные числовые значения номинального размера, должны быть приведены к одному из рядов нормальных линейных размеров, предусмотренных ГОСТ 514-87 с округлением в сторону увеличения. При этом ряд чисел Rа5 следует предпочитать ряду Rа10, ряд Rа10 - ряду Rа20 и т. д.

              Произвольное округление значений номинальных размеров не допускается, за исключением некоторых специальных случаев.

Интервалы номинальных размеров.

              В принципе, ряды предпочтительных чисел, упомянутых выше, могут быть продлены до бесконечности. Упомянутый же стандарт ограничивается числом 20000, которое для целей практики является избыточным.

              В практике машиностроения, системы допусков и посадок разработаны для интервала размеров 0-10000 мм, что достаточно для решения любых современных проблем массового производства.

              При разработке конкретных значений допусков и предельных отклонений, в действующей системе упомянутый ограничительный интервал разбит на два подинтервала:  0-500 мм и свыше 500 до 10000 мм, с использованием разных закономерностей для расчёта предельных отклонений и допусков.

              Разрабатывать и применять допуски и предельные отклонения на каждое числовое значение номинального размера, предусмотренного стандартом и применяемого в практике, было бы нецелесообразно, так как таблицы стандартов были бы очень громоздкими, неудобными к применению, а допуски и предельные отклонения двух соседних значений размеров отличались бы несущественно. В связи с этим, признано рациональным, допуски и предельные отклонения назначать для интервалов номинальных размеров, на которые разбиты упомянутые выше подинтервалы  0-500 и 500-10000 мм.

              Например, наиболее употребительный подинтервал 0-500 мм разбит на 13 более мелких интервалов с постепенным увеличением промежутка:

до   3 мм                                          св. 30  до  50

              св.  3  до  6                                          св. 50  до  80

              св.  6  до  10                            .....................

              св. 10 до  18                            св. 315 до 400

              св. 18 до  30                            св. 400 до  500 мм.

              Каждый из этих интервалов рассматривается как одно число, и все размеры, входящие в него, в случае одинаковой точности имеют одинаковые допуски и предельные отклонения. При этом расчетным значением интервала является его средняя геометрическая величина, определяемая по формуле:

                                                                      (3.37)

где  Dиmax и  Dиmin  - значения соответственно конца и начала интервала.

Предельные отклонения в ЕСДП.

              Каждый интервал номинальных размеров, как отверстия, так и вала, должен иметь  набор определённых полей допусков, позволяющих образовывать посадки всех типов, и от наибольшего зазора до наибольшего натяга. При этом, расстояние от полей допусков до нулевой линии и положение их по отношению к ней (положительная или отрицательная зона), определяет величину и знак основного отклонения каждого поля допуска. В положительной зоне (над нулевой линией) это будут нижние отклонения  ei и EI, в отрицательной зоне (под нулевой линией) - верхние отклонения  es и ES. Таким образом, в ЕСДП принято понятие основного отклонения, определяющего место поля допуска по отношению к нулевой линии.

Основным отклонением называется то из двух предельных отклонений, которое ближе расположено к нулевой линии.

              Основные отклонения отверстий для всех интервалов обозначены в ЕСДП большими буквами латинского алфавита, начиная от A (самое большое положительное), и до ZC (самое большое отрицательное). Для валов - малыми буквами, начиная от a (самое большое отрицательное), и до zc (самое большое положительное). 

              Числовые значения основных отклонений, обозначенных одной и той же буквой, но относящихся к разным интервалам размеров, различны. Например, для валов основное отклонение вида a в интервале размеров св. 30 до 40 мм равно es1 = - 0,310 мм, а в интервале св. 250 до 280 мм оно равно   es2 = - 0,920 мм.

              Основные отклонения валов и отверстий, обозначенных одной и той же буквой, в одном и том же интервале, как правило, равны по величине, но противоположны по знаку. Второе (неосновное) отклонение каждого поля допуска зависит от требуемой точности исполнения размера, и получается путём прибавления допуска к абсолютной величине основного отклонения (см. рис. 3.7).

Рисунок 3.7

Исключение из сказанного составляют поля допусков с основным отклонением вида is; Is, где предельные отклонения равны по величине и противоположны по знаку.

Допуски в ЕСДП.

              Точность изготовления, или второе (неосновное) отклонение, в действующей системе регламентируется величиной допуска.

              В ЕСДП весь диапазон целесообразной и достижимой точности разделён на 20 классов, которые, в отличие от ранее действовавшей в стране системы ОСТ, названы квалитетами.