 |
Единые принципы построения системы допусков и посадок для типовых соединений деталей машин
|
|
|
|
Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.
Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей. Она дает возможность стандартизации режущего инструмента и калибров, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также предопределяет их качество.
В настоящее время большинство стран мира применяет систему допусков и посадок ИСО, созданную для унификации национальных систем допусков и посадок с целью обеспечения международных технических связей в различных отраслях промышленности. Включение международных рекомендаций в национальные стандарты создает условия для обеспечения взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в разных странах.
Действие СДП распространяется на допуски размеров гладких элементов деталей и на посадки, которые образуются при их соединении. Принятые нормы взаимозаменяемости включают также системы допусков и посадок резьбовых деталей, конусов и т. д.
Системы допусков ИСО и СДП построены по единым принципам и характеризуются следующими признаками.
Стандарты предусматривают две равноправные системы посадок: систему отверстия и систему вала.
Посадки в системе отверстия (рис. 3.1, а,б) – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием, поле допуска которого обозначается Н (EI= 0).
Посадки в системе вала (рис. 3.1, в,г) – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом, поле допуска которого обозначается h (es= 0).
|
|
|
Такую систему допусков принято называть односторонней предельной. Выбор системы посадки (отверстия или вала) определяют исходя из конструктивных, технологических и экономических соображений.
Преимущественное распространение получила система отверстия. Это связано с тем, что отверстия обрабатываются дорогостоящим режущим инструментом, предназначенным для обработки только одного размера с определенным полем допуска (сверло, протяжка, зенкер, развертка и т. п.). Вал же, независимо от размера, в большинстве своем, обрабатывается одним и тем же инструментом (резцом, шлифовальным кругом). Таким образом, количество типоразмеров инструмента для обработки отверстий будет значительно меньше в случае назначения посадки в системе отверстия.
В некоторых случаях по конструктивным соображениям применяется система вала. Например, когда на одном валу необходимо чередовать соединения нескольких отверстий одного номинального размера с различными посадками. На рис. 3.2, а представлено соединение поршневого пальца 1 с поршнем 2 и шатуном 3. Для нормальной работы этого узла соединение поршня и пальца должно быть выполнено по неподвижной посадке, а шатуна с пальцем – по подвижной посадке. Назначение посадок в системе отверстия привело бы к неудобствам при обработке ступенчатого пальца, и, главное, – к порче отверстия шатуна при сборке (рис. 3.2, б). При назначении посадок в системе вала эти недостатки исключаются (рис.3.2, в). Система вала также применяется в случаях, когда детали типа валиков или осей изготавливаются из калиброванных холоднотянутых прутков, дополнительная механическая обработка которых не предусматривается. И наконец, посадка в системе вала назначается в случаях, когда вал является стандартной деталью (штифт, шплинт, шпонка и т.п.).
|
|
|
При выборе системы посадок учитывается наличие стандартных деталей и их составных частей. Например, соединение внутреннего кольца подшипника качения с валом осуществляется по системе отверстия, а наружного кольца с корпусом – по системе вала.
Необходимо знать также, что возможно назначение и “внесистемных” посадок, образованных сочетанием стандартных полей допусков, которые называют иногда комбинированными.
Для учета специфики конструирования и технологии изготовления деталей, их измерения и контроля, условий эксплуатации узлов и механизмов, удобства практического использования стандартных значений предельных отклонений и допусков, все размеры разбиваются на диапазоны и интервалы.
Наиболее распространенные диапазоны номинальных размеров:
· свыше 0 до 1 мм (включительно);
· свыше 1 до 500 мм;
· свыше 500 до 3150 мм;
· свыше 3150 до 10000 мм.
Детали, размеры которых входят в каждый из этих диапазонов, имеют свои особенности и при проектировании, и при обработке, и при контроле. Так, размеры диапазона свыше 0 до 1 мм наиболее часто реализуются в микроэлектронике с использованием нанотехнологий, размеры свыше 1 до 500 мм – в машиностроении, а размеры свыше 500 мм – в станкостроении, тяжелом машиностроении.
Согласно ГОСТ 25346 – 89, ГОСТ 25347 – 89, ГОСТ 25348 – 89, в системе СДП и ИСО установлены допуски и посадки для размеров менее 1 мм и до 500 мм, свыше 500 мм и до 3150 мм, а в СДП, кроме этого, для размеров свыше 3150 мм до 10000 мм. Поля допусков для размеров менее 1 мм выделены отдельно.
Каждый диапазон размеров разбивается на интервалы – основные и промежуточные. В пределах каждого интервала основные отклонения и допуски неизменны. Основные интервалы используются для определения всех допусков системы. В СДП для номинальных размеров от 1 до 500 мм предусмотрено 13 основных интервалов размеров. Для полей допусков, образующих посадки с большими величинами зазоров или натягов, введены дополнительные промежуточные интервалы, что позволяет уменьшить колебание зазоров и натягов, и делает посадки более определенными.
Некоторые интервалы номинальных размеров до 120 мм приведены в табл. 3.1.
|
|
|
Таблица 3.1
Интервалы номинальных размеров, мм
| Основные интервалы | Промежуточные интервалы | ||
| Свыше | До | Свыше | До |
| - | - | - | |
| - | - | ||
| - | - | ||
Единица допуска применяется в системе допусков для отражения влияния технологических, конструктивных и метрологических факторов и выражает зависимость допуска от номинального размера. На основании исследований точности механической обработки установлена следующая зависимость единиц допуска для размеров до 500 мм:
i = 0,45 
D + 0.001 D
где D – среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала размеров, мм.
Некоторые значения единицы допуска для основных интервалов размеров приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Значения единицы допуска для интервалов размеров
| Интервал размеров, мм | Единица допуска i, мкм | ||
| Свыше | До | ||
| 0,63 | |||
| 0,83 | |||
| 1,00 | |||
| 1,21 | |||
| 1,44 | |||
| 1,71 | |||
| 1,90 | |||
| 2,20 |
Так как зависимость между допуском и номинальным размером установлена, можно было бы определять допуск для любого размера в заданном диапазоне. Однако в этом нет необходимости, так как при небольших отличиях номинальных размеров, допуски на них будут отличаться незначительно. Технологическая трудность изготовления деталей в определенном диапазоне размеров будет одинаковой, причем этот диапазон тем меньше, чем меньше сами размеры. С увеличением размеров расширяется и диапазон.
Детали разного назначения в различных машинах и механизмах должны быть изготовлены с различной точностью. Нормирование требуемых уровней точности осуществляется с помощью квалитетов. Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера так, что уровень точности для всех номинальных размеров остается одинаковым.
В СДП установлено 20 квалитетов. Условное обозначение квалитетов – IT 01, IT 0, IT 1, IT 2, IT 3, …, IT 16, IT 17. IT 18. Наиболее точные квалитеты – IT 01, IT 0, наиболее грубые – IT 17, IT 18.
|
|
|
Значение допуска в каждом квалитете характеризуется постоянным коэффициентом " k ", которое называется числом единиц допуска. Это число зависит от квалитета и не зависит от номинального размера:
Квалитет:
IT5…………………………………….............7
IT6…………………………………………...10
IT7..………………………………………….16
IT8…………………………………...………25
IT9……………………………………...……40
IT10………………………………………….64
IT11………………………………………...100
IT12………………………………………...160
IT13……………………………………..….250
IT14……………………………………...…400
IT15……………………………………...…640
IT16……………………………………….1000
IT17……………………………………….1600
IT18…………………………………….…2500
Допуск для любого квалитета
T=k i.
Из таблицы видно, что число единиц допуска, а следовательно, и допуски размеров увеличиваются при переходе от одного квалитета к другому по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6. Через каждые пять квалитетов, начиная с 6 - го квалитета, допуски увеличиваются в 10 раз.
Строгого разграничения областей применения различных квалитетов не предусмотрено, но преимущественно используются следующие квалитеты:
· для концевых мер длины – IT 01… IT 1;
· калибров и особо точных изделий – IT 2… IT 5;
· сопряжений – IT 6… IT 12 (в машиностроении для окончательной обработки наиболее распространены квалитеты IT 6 и IT 7);
· наиболее распространенных свободных размеров – IT 13… IT 18.
Такая система построения рядов допусков позволяет по известным номинальному размеру и допуску определить квалитет, и, следовательно, сложность получения размера в заданном допуске.
Например, шейка коленчатого вала шлифуется под размер 85 
мм. Допуск составляет 22 мкм, единица допуска для диаметра 85 мм равна 2,20. Определим число единиц допуска k=IT/i= 22/2,20=10,что соответствует квалитету IT 6.
Стандарты системы СДП содержат числовые значения допусков в виде таблиц. Эти данные позволяют применять СДП, не прибегая к формулам и правилам, по которым они определены.
Допуски и отклонения, установленные стандартами, относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре. В большинстве стран мира за нормальную принята температура +20°С. Такая температура принята как близкая к температуре рабочих помещений машиностроительных и приборостроительных заводов. Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер, измерительных приборов, а также точные измерения должны выполнять при нормальной температуре. Температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой. Отклонения от нормальной температуры не должны превышать допускаемых значений, установленных ГОСТ 8.050 – 73 «ГСИ Нормальные условия выполнения линейных и угловых изменений».
|
|
|
|
|
|
