Основные отклонения

Взаимозаменяемость гладких цилиндрических соединений.

Гладкие цилиндрические соединения разделяют на подвижные и неподвижные.

Подвижные соединения должны создавать между валом и отверстием гарантированный наименьший зазор, обеспечивающий жидкостное трение, заданную несущую способность подшипника и сохранение указанного вида трения при увеличении зазора.

Неподвижные соединения должны обеспечивать точное центрирование деталей и передачу в процессе эксплуатации заданного крутящего момента или осевой силы благодаря гарантированному натягу или дополнительному креплению деталей шпонками, винтами и т.д. в случае применения переходных посадок.

Переходные посадки – это посадки, которые могут иметь как небольшие зазоры, так и небольшие натяги. В переходных посадках неподвижные соединения можно получить только за счёт применения дополнительного крепления.

Получить любой вид соединения (посадки) можно путём использования системы допусков, оформленных в виде стандартов. Эта система допусков позволяет производить массовое изготовление деталей, обеспечивающих хорошую собираемость и взаимозаменяемость.

Исходя из того, что в тракторном, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении используют детали размером до 500 мм стандарт предусматривает соответствующую систему допусков и посадок в пределах этого интервала.

Независимо от вида соединения оно должно быть выполнено в одной из двух систем: системе отверстия или системе вала.

Квалитеты

Квалитет, по другому класс точности, (от французского gualite – качество) – совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера так, что уровень точности для всех номинальных размеров остается одинаковым.

В системе ISO для размеров до 3150 мм установлено 18 квалитетов: 01;0;1;..16. В системе СЭВ для размеров от 1 до 10000 мм предусмотрено 19 квалитетов (добавлен 17).

Квалитет характеризуется величиной допуска размера и сложностью получения размера независимо от диаметра.

Допуск устанавливается в зависимости от номинального размера и квалитета. Квалитеты обозначают буквами IT и порядковым номером 01, 0,1, 2..17. Например: IT 5; IT 9; IT 16. Применяются квалитеты:

IT 01; IT 0; IT 1- для изготовления концевых мер;

IT 2; IT 3; IT 4- для калибров;

IT 5…IT 13-для образования посадок;

IT 14…IT 17-для неответственных несопрягаемых поверхностей;

Рекомендуемое применение квалитетов в машиностроении приведено в таблице.

Применение квалитетов точности в соединениях (посадках)

Правильно назначить квалитет не менее важно, чем произвести расчет размеров детали. Назначение квалитета связано с точностью и эксплутационным назначением механизма, а также с характером требуемых посадок.

При выборе точности изготовления (квалитета) необходимо также учитывать и экономическую целесообразность. Изготовление деталей по расширенным допускам не требует больших затрат и уменьшает вероятность появления брака, но при этом снижается надежность конструкции (идет большой разброс зазоров и натягов) и, как следствие, долговечность работы машины.

Машины в основном выходят из строя не из-за разрушения, а из-за потери работоспособности, вызываемой снижением точности сборки узлов и агрегатов.

Связь точности и стоимости изготовления деталей

Для квалитетов от 5 до 17 значения допусков определяются исходя из единицы допуска i мкм, которая характеризует закономерность изменения допуска от величины диаметра. Для размеров до 500 мм

где d_ср в мм, i в мкм.

Допуск выражается формулой

где а -число единиц допуска, постоянное для данного квалитета, независимое от номинального размера.

Значения числа единиц допуска для квалитетов с 5 по 17 представлены в таблице .

ТаблицаЗначения единиц допуска для квалитетов IT5…IT17

Квалитет характеризуется величиной допуска. При переходе от одного квалитета к другому допуски увеличиваются по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6,.

Изменение допусков при изменении квалитета

Через каждые пять квалитетов, начиная с IT 5, допуски увеличиваются примерно в 10 раз.

Основные отклонения

Для образования посадок с различными зазорами и натягами стандартами СЭВ установлены 27 основных отклонений для отверстий и валов. Они обозначаются прописной буквой латинского алфавита для отверстий и строчной - для валов. Рассмотрим на схеме положение полей допусков отверстий и валов относительно нулевой линии.

Основные отклонения отверстий и валов в системе JSO.

Отклонения от А до Н (от a до h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазорами; от Js до N (от js до n)- в переходных посадках; от Р до Zс (от p до z_с)-в посадках с натягами. Для отверстий и валов, обозначенных буквами Js и js поле допуска располагается строго симметрично относительно нулевой линии, а предельные отклонения равны по величине, но имеют противоположный знак.

Основное отклонение– это отклонение, ближайшее к нулевой линии. Для всех полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение (EI или ei); для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии – верхнее отклонение (ES или es). Одноименные поля допусков отверстий и валов располагаются строго симметрично относительно нулевой линии и их предельные отклонения одинаковые, но противоположны по знаку (за исключением переходных посадок).

Для посадок от A до H известны EI

ES = EJ + T_D

Для посадок от J до ZC известны ES

EJ = ES – T_d

Основное отклонение отверстия должно быть симметрично нулевой линии основного отклонения вала, обозначенного той же буквой. Оно не зависит от квалитета, т. е. является постоянной величиной для одноименных полей допусков.

Верхнее ( если поле допуска расположено выше нулевой линии ) или нижнее ( если поле допуска расположено ниже нулевой линии ) отклонение определяют по величине основного отклонения и допуску выбранного квалитета.

Понятия – «система отверстия » и «система вала »

Стандартами установлены две равноправные системы посадок: система отверстия (СА) и система вала (СВ).

Как видно из рисунка , основное отверстие в системе отверстия имеет нижнее отклонение EJ равное нулю. Это является отличительной особенностью системы отверстия.

Образование посадок в системе отверстия

В системе отверстия – отверстие является основной деталью и независимо от посадки обрабатывается под номинальный размер (с допуском в тело детали), а различные посадки получаются путём изменения предельных размеров вала.

В системе вала – вал является основной деталью и независимо от посадки обрабатывается под номинальный размер (с допуском в тело детали), а различные посадки получаются путём изменения предельных размеров отверстия.

Образование посадок в системе вала

Как видно из рисунка основной вал в системе вала имеет верхнее отклонение es равное нулю. Это является отличительной особенностью системы вала.

В системе допусков и посадок ISO принято одностороннее предельное расположение поля допуска основной детали относительно номинального размера сопряжения. Поэтому, если допуски заданы в системе отверстия, то нижнее отклонение отверстия всегда будет равно нулю (EI=0), а если допуски заданы в системе вала, то верхнее отклонение вала всегда будет равно нулю (es=0) независимо от посадки.

Иными словами, посадки в системе отверстия СА – это посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных валов с основным отверстием. Эти посадки принято обозначать буквой «Н».

Посадки в системе вала CВ – это посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом. Эти посадки принято обозначать буквой «h».

Выбор системы посадок.

Посадка образуется сочетанием полей допусков отверстия и вала. По экономическим соображениям (сокращения необоснованного многообразия посадок, систематизации режущего и измерительного инструмента для отверстий т.д.) рекомендуется применять две гостированные равноправные системы посадок: система отверстия СА и система вала СВ. Эти системы равноценны, но в промышленности применяются в разной степени. Для работы совершенно безразлично, в какой системе назначена посадка (с зазором, с натягом или переходная посадка); важна её конкретная величина. С технической точки зрения посадки в системе отверстия предпочтительнее. Вал, т.е. наружную поверхность обработать и проконтролировать намного проще, чем внутреннюю поверхность – отверстие. Для изготовления отверстий требуется размерный режущий инструмент: зенкер, протяжка, развертка и т.д. определенного типоразмера, сложный измерительный инструмент, что повышает стоимость детали. Поэтому в основном применяется система отверстия.

Система вала, как правило, применяется в трех случаях:

1) если валы изготовлены из пруткового калиброванного материала без дополнительной обработки посадочных мест;

2) если на валах или на отдельных участках одного номинального размера необходимо поместить различные детали с разными посадками;

3) если применяются стандартные детали и узлы, изготовленные в системе вала (например: наружное кольцо подшипника в корпус, шпонки с пазами вала и втулки).

Независимо от системы посадки допускаются любые сочетания полей допусков отверстия и вала любых квалитетов. Однако предпочтение необходимо отдавать рекомендуемым сочетаниям (в таблицах взяты в квадрат) или применять предпочтительные поля допусков.

Условное обозначение посадки записывается в виде дроби, где в числителе указывается поле допуска отверстия, а в знаменателе - поле допуска вала. Например:

; ; ; ; — посадки в системе отверстия СА,

; ; ; ; — посадки в системе вала СВ.

Основные отклонения полей допусков валов ( от a до h ) и основные отклонения соответствующих отверстий ( от A до H ), применяемых для посадок с зазором приняты одинаковыми по абсолютной величине. Следовательно, зазоры в одноименных посадках в системе отверстия и вала будут одинаковыми.

Поля допусков для посадок с натягом в системе ISO и ЕСДП СЭВ построены так, что верхнее отклонение валов в системе отверстия и нижнее отклонение отверстия в системе вала соответствует тем же буквам алфавита, так как они одинаковы по абсолютному значению и, следовательно, наибольшие натяги в системах отверстия и вала одинаковы, т.к. допуски при одном и том же квалитете в обеих системах одинаковы.