Взаимозаменяемость гладких соединений
К гладким соединениям относятся соединения образованные цилиндрическими и плоскими параллельными поверхностями. Они являются наиболее распространенными в машиностроении соединениями. На этот вид соединений были разработаны одни из первых стандартов.
В нашей стране впервые система таких стандартов была предложена в 1915 – 1917 годах профессором И. Н. Куколевским. Она использовалась в основном при выполнении военных заказов. В 1919 году комиссией по нормализации, под руководством инженера П. М. Шелоумова, был разработан первый проект общегосударственной системы допусков для гладких цилиндрических соединений. В дальнейшем эта система допусков подвергалась существенной переработке.
В 1924 – 1925 годах под руководством профессора Ленинградского политехнического института А. Д. Гатцуга был разработан проект стандарта «Допуски для пригонок», который послужил основой нашей государственной системы допусков и посадок, утвержденной в 1929 году, получившей название общесоюзного стандарта (ОСТ). В 1940 году система стандартов получила название Государственных стандартов (ГОСТ). На протяжении следующих лет эта система стандартов неоднократно совершенствовалась, пополнялась новыми стандартами и была отменена в связи с переходом на новую систему стандартов. Работа по стандартизации из узко национальной переросла в международную.
К числу отечественных стандартов, разработанных на основе международных, относится и единая система допусков и посадок (ЕСДП), регламентирующая требования к гладким цилиндрическим соединениям и элементам деталей, ограниченных параллельными плоскостями.
2.3.1. Основные термины и определения ЕСДП
Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина и т. п.) в выбранных единицах измерения. На чертежах все линейные размеры указываются в миллиметрах.
Действительный размер – размер элемента, установленный измерением. Результат измерения зависит от выбранного измерительного средства.
Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должны находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший – наименьшим предельным размером. Обозначаются Dmax и Dmin для отверстия и dmax и dmin для вала.
Номинальный размер – размер, относительно которого определяются отклонения. Размер, который указан на чертеже, и является номинальным. Номинальный размер определяется конструктором в результате расчетов на прочность и жесткость или с учетом конструктивных и технологических особенностей. Для деталей, образующих посадочное соединение, номинальный размер является общим.
Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента значения номинальных размеров, полученных расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) до значений, указанных в ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». Стандарт распространяется на линейные размеры в машиностроении в диапазоне от 0,001 до 100 000 мм. Размерный ряд в диапазоне свыше 0,01 мм построен по геометрической прогрессии со знаменателями:
ряд R5 – ;
ряд R10 – ;
ряд R20 – ;
ряд R40 – .
Каждый ряд имеет в каждом десятичном интервале соответственно 5, 10, 20, 40 различных чисел. Например, в интервале размеров от 1 до 10 мм ряд R5: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3.
Цифры других десятичных интервалов получены умножением или делением указанных величин на 10, 100, 1000 и т. д.
При выборе размеров ряд R5 следует предпочитать ряду R10, ряд R10 ряду R20 и т. д.
Наряду, с линейными размерами рекомендованными для предпочтительного применения, допускается в отдельных случаях назначение номинальных размеров из дополнительного ряда R80, а для размеров свыше 1000 мм из ряда R160.
При оформлении чертежей указываются номинальные размеры и предельные отклонения.
Отклонение – алгебраическая разность между размером (действительным или предельным) и соответствующим номинальным размером.
Верхнее отклонение ES, es – алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами. Для отверстия ES = Dmax – D, для вала es = dmax – d.
Нижнее отклонение EI, ei – алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами. Для отверстия EI = Dmin – D, для вала ei = dmin – d.
Действительное отклонение– алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Особенность отклонений в том, что они всегда имеют знак либо (+), либо (–) или равны нулю.
Допуск Т – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.
Т = Dmax – Dmin = ½ES – EI½ – для отверстий,
Т = dmax – dmin = ½es – ei½ – для вала.
Допуск всегда положителен. Он определяет допускаемое поле рассеивания действительных размеров годных деталей в партии, то есть заданную точность изготовления.
Любой из допусков, установленный ЕСДП, носит название стандартного допуска и обозначается IT.
Рис. 2.1. Схемы полей допусков вала и отверстия
Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска Т и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 2.1).
Основное отклонение – одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. Основным является отклонение ближайшее к нулевой линии. Второе отклонение определяется через допуск.
Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.
Рис. 2.2. Виды размеров
Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей.
Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей.
Допуск отверстия обозначается TD, а вала Td. Помимо охватывающих и охватываемых элементов, называемых отверстиями и валами, в деталях имеются элементы, которые нельзя отнести ни к отверстию, ни к валу (уступы, расстояния между осями отверстий и т. д.). На рис. 2.2. размеры отверстий обозначены буквой «а», валов – «в», остальных размеров – «с».
Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению. По характеру соединения различают три группы посадок: посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.
Зазор S – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения собранных деталей. Наибольший, наименьший и средний зазоры определяются по формулам:
Рис. 2.3. Графическое изображение посадок
Натяг N – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Натяг обеспечивает взаимную неподвижность деталей после их сборки. Наибольший, наименьший и средний натяги определяются по формулам:
Nmax = dmax – Dmin; Nmin = dmin – Dmax; Nm = (Nmax + Nmin)/2.
Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска вала расположено ниже поля допуска отверстия или касается его при Smin = 0) рис. 2.3.
Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении (поле допуска вала располагается выше поля допуска отверстия или касается его при Nmin = 0) (см. рис. 2.3).
Smax = Dmax – dmin; Smin = Dmin – dmax; Sm = (Smax + Smin)/2.
Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора так и натяга (поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично) (см. рис. 2.3).
Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение: Тпос = ТD + Тd. Для посадки с натягом: TN = Nmax – Nmin. Для посадки с зазором TS = Smax – Smin. В переходных посадках допуск посадки определяется, как сумма наибольших натяга и зазора Тпос = Nmax + Smax.
Основной вал – вал, основное отклонение которого равно нулю, а поле допуска расположено от нулевой линии вниз, нижнее отклонение равно величине допуска со знаком минус.
Основное отверстие – отверстие, основное отклонение которого равно нулю, а поле допуска расположено от нулевой линии вверх, верхнее отклонение равно допуску.
Посадки в системе отверстия– это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия (рис. 2.4,а).
Посадки в системе вала – это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала (рис. 2.4,б).
Рис. 2.4. Посадки в системе отверстия и системе вала
Система отверстия является предпочтительной по экономическим соображениям. Однако в ряде случаев применение просадок в системе вала по экономическим или конструктивным соображениям оказывается более целесообразным, а иногда и безальтернативным.
Примерами применения посадок в системе вала могут быть следующие варианты:
А. Использование стандартных изделий.
1. Наружные диаметры подшипников качения сопрягают с отверстиями для них в системе вала, так как тяжело обрабатывать наружные диаметры подшипников для образования нужной посадки с отверстием в корпусе, гораздо проще выполнить диаметр отверстия с требуемыми отклонениями для той же цели.
2. Светлотянутый калиброванный материал (серебрянка) поступает к потребителю в виде прутков (валов) с известными допусками на диаметр и поэтому целесообразно их использовать без дополнительной обработки. И тогда рекомендуется для образования различных посадок с такими валами соответствующим образом обрабатывать отверстия.
Б. Проектные и технологические расчеты.
3. Обоснованием необходимости применения посадок в системе вала может быть прочностной расчет ступенчатых валов, в котором должна быть обоснована возможность возникновения недопустимых концентраций механических напряжений в местах перехода одного диаметра на другой (поршневые пальцы, поршни и шатуны рис. 2.5).
Рис. 2.5. Посадка поршневого пальца в системе вала
4. Исходя из возможностей имеющегося технологического оборудования (главным образом, для ремонта выпускаемой техники) целесообразно рекомендовать применения посадок в системе вала, если имеется высокопроизводительная техника для изготовления запчастей.
2.3.2. Единая система допусков и посадок
Системой допусков и посадок называется 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 машин. Дает возможность стандартизировать режущие инструменты, калибры и измерительные приборы.
К ЕСДП относятся стандарты: ГОСТ 25346-89 ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений; ГОСТ 25347-82 ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки; ГОСТ 25348-82 ЕСДП. Ряды допусков, основных отклонений и поля допусков для размеров свыше 3150 мм; ГОСТ 25349-82 ЕСДП. Поля допусков деталей из пластмасс; ГОСТ 26179-84 ЕСДП. Допуски размеров свыше 10000 до 40000 мм.
Единая система допусков и посадок (ЕСДП) распространяется на гладкие элементы деталей: цилиндрические и ограниченные параллельными плоскостями. Система базируется на стандартах и рекомендациях международной системы ISO.
Основные принципы построения единой системы следующие:
1. Допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной +20°С.
2. Система распространяется на следующие диапазоны размеров: менее 1 мм (приборостроение), от 1 мм до 500 мм, свыше 500 мм до 3150 мм, свыше 3150 мм до 10000 мм, свыше 1000 до 40000 мм.
3. Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на интервалы. Для диапазона номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 основных интервалов: от 1 до 3 мм, свыше 3 до 6 мм, свыше 6 до 10 мм, … , свыше 400 до 500 мм.
4. Установлено 20 квалитетов точности: 01, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Самый точный квалитет 01, самый грубый 18. Под квалитетом понимается совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров данного диапазона.
5. Допуск для любого квалитета: IТ = k´i, где i – единица допуска, является функцией номинального размера и выражает зависимость допуска от номинального размера, k – число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера.
6. Величина единицы допуска рассчитана по формуле:
для размеров до 500 мм и квалитетов с 5 по 18;
где - среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала в мм.
7. Соотношение квалитета и числа единиц допуска показано в табл. 1, где k – число единиц допуска для каждого квалитета. Величины единицы допуска в зависимости от интервала размеров указаны в табл. 2.
Т а б л и ц а 1
Дата добавления: 2015-02-13; просмотров: 3087;