Предельные отклонения и поля допусков

Допуск на обработку в чертежах показывается в виде двух отклонений от номинального размера. Одно отклонение называется верхним, а другое нижним. Отклонения обозначаются буквами латинского алфавита: прописными для отверстия, строчными для вала. Установлением предельных отклонений на размеры деталей регламентируется требуемая точность выполнения размеров и определяется характер соединения деталей.

Верхним отклонением ES (es) называется алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным:

Нижним отклонением ЕI (еi) называется алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным:

Примечание. В расчетных зависимостях D – размер отверстия, а d – размер вала.

Когда предельный размер больше номинального, то в чертеже отклонение ставится со знаком (+). Если предельный размер (наибольший или наименьший) менее номинального, то отклонение является со знаком (-) минус.

Рис. 3. Географическое построение полей допусков:

а – эскиз втулки с отверстием, б – схема отверстия, в – упрощенное изображение поля допуска, г – эскиз, д – схема вала, е – упрощенное изображение поля допуска вала

Когда один из предельных размеров равен номинальному, то отклонение оказывается равным нулю и в чертеже не проставляется.

На рис. 3,а,г показаны размеры отверстия и вала с отклонениями.

Для наглядного представления о возможном соотношении размеров применяется метод графического построения предельных отклонений, при котором принято величины возможных отклонений откладывать только с одной стороны рассматриваемого размера (рис. 3,б). Величины положительных отклонений откладываются вверх относительно номинального размера, а отрицательные отклонения – соответственно вниз. Так. На рис. 3,б,д изображено отверстие с двумя положительными отклонениями и вал с двумя отрицательными отклонениями. Пространство, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений (заштрихованные полоски), называется полем допуска.

Более распространено упрощенное построение полей допусков, при котором схемы отверстия и вала не изображаются, а проводятся только контуры предельных отклонений относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру (рис. 3,в,е). На указанных схемах верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, нижняя – наименьшему.

Наибольший предельный размер равен алгебраической сумме номинального размера и верхнего отклонения:

.

Наименьший предельный размер равен алгебраической сумме номинального размера и нижнего отклонения:

.

Для отверстия (рис. 3,а,б,в) =55+0,05=55,05 мм, =554-0,02= 55,02 мм.

Для вала (рис. 3,г,д,е) = 55+(-0,03)=54,97 мм, =55+(-0,06)=54,94 мм.

Величину допуска Т можно определить как абсолютную величину алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями:

.

Для вала (рис. 3,г,д,е) допуск равен 0,03 мм т. е. Т=(-0,03)-(-0,06) = 0,03 мм.

Понятия о посадках

В машинах и приборах детали не стоят обособленно друг, от друга. Они собираются в определенные сборочные единицы. Соединения деталей имеют различный характер.

Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой.

Различают два типа посадок: подвижные (с зазором), неподвижные (с натягом) и переходные.

Посадками с зазором называются посадки, при которых обеспечивается зазор в соединении, который характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

Зазор S есть разность размеров отверстия и вала, т. е. ; .

В связи с колебаниями действительных размеров сопрягаемых деталей в пределах заданных допусков зазоры также будут колебаться от наибольшего до наименьшего значения.

Наибольший зазор есть положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала или алгебраическая разность между верхним предельным отклонением отверстия и нижним предельным отклонением вала:

.

Наименьший зазор есть положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала или алгебраическая разность между нижним отклонением отверстия и верхним предельным отклонением вала:

.

Посадки с натягом - посадки, при которых обеспечивается натяг в соединении. При графическом изображении поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия.

Натягом N называется разность размеров вала и отверстия до сборки, т. е. ( ).

Натяг характеризует степень сопротивления взаимному смещению деталей, поэтому посадки с натягом задаются в соединении неподвижных деталей машин.

Наибольшим натягом называется положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия или алгебраическая разность между верхним отклонением вала и нижним отклонением отверстия:

.

Наименьшим натягом называется положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия или алгебраическая разность между нижним отклонением вала и верхним отклонением отверстия:

.

Переходными являются такие посадки, в которых возможно получение как наибольшего зазора, так и наибольшего натяга. При графическом изображении у переходной посадки поля допусков отверстия и, вала перекрываются полностью или частично.

Неподвижность переходных посадок при наибольшем натяге обеспечивается силами трения, при наибольшем зазоре - применением дополнительных крепежных устройств в виде шпонок и др.

Для оценки точности соединений пользуются понятием допуска посадки, который определяется суммой допусков вала и отверстия

,

а также разностью предельных зазоров (в посадках с зазором) или натягов (в посадках с натягом), т. е.

;

.

Иногда важно знать не только наибольшие и наименьшие зазоры или натяги, но средние их значения.

Средний зазор или средний натяг получается тогда в соединении, когда сопрягаемые размеры изготовлены по средним значениям своих допусков.

Для подвижных посадок средний зазор равен:

.

Для посадок с натягом средний натяг равен:

.

Для переходных посадок средний зазор или средний натяг определяется как

; .

Практика показывает, что средние зазоры и натяги в соединении обеспечиваются чаще, чем предельные, так как наибольшую вероятность при изготовлении имеют детали с размерами, близкими к средним.

Вопросы для повторения:

1. Что называется отверстием и валом?

2. Что называется полной и неполной взаимозаменяемостью?

3. Почему невозможно получить одинаковый размер у всех деталей партии при их изготовлении? Что называется допуском?

4. Что называется номинальным, предельным и действительным размером?

5. Какие категории стандартов выпускаются в Украине и как они обозначаются?

6. Когда применяются предпочтительные числа и почему они стандартизованы?

7. Как влияет величина допуска на стоимость изготовления деталей?

8. Что такое погрешность измерения? Какие причины вызывают погрешность измерения?

9. Что называется верхним и нижним отклонением и какие знаки они имеют?

10. Что называется посадкой и на какие виды они подразделяются?

11. Как подсчитывается допуск посадки и что он представляет?

12. Что называется полем допуска и как оно изображается на графике?

13. Как построены нормальные линейные размеры и когда их применяют?

14. Что называется зазором и как определяют их величину?

Литература: [1, глава 1, стр. 4 …24]