Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений

Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение. Такие детали называют сопрягаемыми деталями, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. Соединения различаются по геометрической форме сопрягаемых поверхностей. Соединения деталей, имеющих соединяемые поверхности цилиндрической формы с круглыми поперечными сечениями, называют гладкими цилиндрическими (см. рис. 2.10).

Рисунок 2.10 Общий вид гладких цилиндрических соединений

Соединяемые детали имеют определенные размеры – соответственно размеры отверстия и вала. Действительным размером считается его значение, полученное в результате измерения.

Размеры сопрягаемых деталей выполняются в заранее установленных пределах, определяемых допусками на неточность изготовления. Допуск определяется разностью между наибольшим и наименьшим предельными размерами. На чертежах для удобства указывается номинальный размер детали, который служит началом отсчета отклонений, а каждый, из двух предельных размеров определяется по его отклонению от этого номинального размера (см. рис. 2.11).

Различают верхнее и нижнее отклонения. Верхнее отклонение (обозначаемое ES для отверстия и es для вала) — алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами:

для отверстия ЕS = D_max — D_H (2-3)

для вала es = d_max — d_H (2-4)

Рисунок 2.11 Основные размеры гладких цилиндрических соединений

При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии; верхнему отклонению соответствует на графике верхняя граница поля допуска, а нижнему — нижняя граница.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков посадки разделяют на три группы.

К первой группе относят посадки с зазором, которые характеризуются наличием между сопрягаемыми, поверхностями, гарантируемого (наименьшего) зазора, обеспечивающего возможность относительного перемещения сопрягаемых деталей, а также посадки с нулевым зазором, у которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Ко второй группе относят посадки с натягом, которые характеризуются наличием между сопрягаемыми поверхностями до сборки гарантируемого (наименьшего) натяга, препятствующего относительному перемещению деталей после сборки.

К третьей группе относят переходные посадки, в которых возможны как зазоры, так и натяги. В этой группе посадок поля допусков отверстия и вала полностью или частично перекрывают друг друга.

Допуски и посадки на все основные виды сопряжения деталей машин регламентированы ГОСТами.

Для удобства стандартизации посадок одна из деталей (отверстие или вал) выбирается основной. Величина ее допуска и расположение поля допуска остаются постоянными для всех посадок данного типа и интервала размеров. При этом характер посадки обеспечивается изменением расположения поля допуска детали, сопрягаемой с основной, а также за счет величины допуска.

При выборе в качестве основной детали с отверстием (система отверстия) характер посадки (зазоры или натяги) обеспечивается изменением величины и расположения допусков на валах, а при выборе в качестве основной детали вала (система вала) — изменением величины и расположения допусков в отверстиях.

Система отверстия применяется чаще, поскольку достижение определенной степени точности валов технологически проще и экономичнее. Систему вала используют, когда валы изготовляют из калиброванного материала или когда на одном сложном валу имеется большое количество точных посадок.

Нижнее отклонение поля допуска основного отверстия в системе отверстия и верхнее отклонение основного вала в системе вала равны нулю.

Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение (ЕI, еi), соответственно для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, — верхнее (ES, еs). Всего предусмотрено 28 рядов основных отклонений для валов и такое же количество для отверстий. Каждый ряд основных отклонений для валов обозначается малой латинской буквой (а, b, с и т.д.), а для отверстий — большой (А, В, С и т.д.).

Поля допусков в посадках с зазорами обеспечиваются отклонениями а — h (А — Н), а поля допусков в посадках с натягом и в переходных посадках — отклонениями j_s — zс (J_s — ZС).

Основные отклонения отверстий выбраны так, что они гарантируют возможность образования посадок по системе вала, аналогичных посадкам в системе отверстия, т. е. они равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначенным той же буквой.

Сочетания 28 отклонений с 19 квалитетами дают большое количество различных по величине и расположению полей допусков. Например, для размеров до 500 мм может быть получено 517 полей допусков для валов и 516 для отверстий.

Для практического пользования с целью унификации изделий и инструмента в ЕСДП СЭВ отобрано оптимальное количество полей, удовлетворяющих требованиям промышленности. В ограничительный отбор входят поля допусков как для сопрягаемых, так и несопрягаемых элементов. Для несопрягаемых элементов предусмотрены односторонние и симметричные отклонения во всех квалитетах. Для сопрягаемых элементов установлены отборы полей допусков по четырем диапазонам номинальных размеров: малым — менее 1 мм; средним — от 1 до 500 мм; большим — от 501 до 3150 мм; очень большим — от 3151 до 10000 мм.

В диапазоне размеров от 1 до 500 мм, наиболее часто используемом в машиностроении, отбор полей допусков разделен на основной и дополнительный. Из основного отбора выделен более узкий ряд полей допусков для предпочтительного применения. Таким образом, при выборе полей допусков в первую очередь применяют предпочтительные, при невозможности выполнения конструктивных и технологических требований за счет предпочтительных полей — основные и только в отдельных случаях дополнительные.

Поля допусков основного отбора для валов при номинальных размерах от 1 до 500 мм приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Поля допусков валов при номинальных размерах от 1 до 500 мм

Примечания:

выделенные жирным шрифтом - это предпочтительные поля допусков,

^x - поля, не предназначенные для посадок.

В таблице 2.3справочно приведены числовые значения допусков валов и отверстий для размеров от 1 до 500 мм наиболее широко применяемые в машиностроении.

Таблица 2.3 – Числовые значения предельных отклонений размеров

Продолжение таблицы 2.3

Установлено также, что квалитеты напрямую зависят от способа механической обработки деталей. А значит, точность исполнения размеров (т.е. допуски и отклонения) также зависят от механической обработки (см. таблицу 2.4).

Таблица 2.4 – Зависимость квалитетов от механической обработки

Контрольные вопросы

1. Какие соединения относятся к гладким цилиндрическим соединениям?

2. Сколько полей допусков и квалитетов установлено стандартом для гладких цилиндрических соединений?

3. Как правильно записать вал диаметром 36 мм, с полем допуска р, 7 квалитета?

4. Запишите размер отверстия диаметром 64 мм, 6 квалитета с полем допуска Н