Допуски и посадки

Переходные посадки

H7/n7 (глухая) – наиболее прочное соединение (зубчатые колеса, муфты, кривошипы и другие детали при больших нагрузках, ударах или вибрациях в соединениях, разбираемых обычно только при капитальном ремонте); посадка установочных колец на валах малых и средних электромашин; посадка кондукторных втулок, установочных пальцев, штифтов. Сборка производится под прессом.

H7/m6 (тугая) – слабее посадки типа глухой, ее применяют при необходимости изредка разбирать соединение.

H7/k6 (напряженная) – дает незначительный зазор 1-5мкм и обеспечивает хорошее центрирование, не требуя значительных усилий для сборки и разборки.

H7/j6 (плотная) – имеет бОльшие средние зазоры, чем предыдущая и применяется взамен ее при необходимости облегчить сборку.

Указание на чертежах допусков размеров

Прежде чем назначить предельные отклонения размерам на чертежах определяют характер соединения, возможности ремонта, условия эксплуатации и др.

Предельные размеры с помощью предельных отклонений указывают на чертежах с помощью таблиц несколькими способами:

• числовыми величинами (рис. 4, а), причем отклонение, равное нулю, опускается (рис. 4, д), а одинаковые по абсолютной величине, но противоположные по знаку отклонения указывают один раз со знаками ± (рис. 4, e);
• условными (символическими) обозначениями полей допусков и посадок согласно стандартам (рис. 4, г);
• символическими условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках их числовых величин (рис. 4, ж).

Рис. 4. Нанесение предельных (верхнего и нижнего) отклонений на чертежах

Предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в сборе, указывают также одним из трех перечисленных способов в виде дроби: в числителе представляют предельные отклонения отверстия, в знаменателе — вала (рис. 4, б). На рис. 4, г символ g6 обозначает поле допуска, т.е. два отклонения: верхнее отклонение — 0,010 и нижнее — 0,029 мм. В обозначениях положительных предельных отклонений знак «+» опускать нельзя. Предельные отклонения записывают до последней значащей цифры включительно, выравнивая количество знаков в верхнем и нижнем отклонении добавлением нулей (рис. 4; а,б,е,ж).

Буквенный способ обозначения полей допуска предпочтителен в случае применения предельных калибров для измерения размеров на производстве, так как на калибрах, как правило, маркируются буквенные обозначения полей допусков контролируемых деталей.

Числовые обозначения удобнее при работе на универсальных металлообрабатывающих станках и при контроле изделий универсальными средствами измерений. Смешанные обозначения применяют при неопределенности вопроса о средствах контроля, которые будут использованы на производстве.

Суммарные допуски формы и расположения

Каждый из этих параметров объединяет в себе оба допустимых отклонения. Они возникают в результате одновременного проявления изменения геометрической формы и появления неровности (шероховатости) обработанной поверхности. Поэтому используя математическую терминологию, говорят, что предел, к которому должна  стремиться  разница между эталоном и реальным изделием считается суммарным допуском формы и расположения. Характер изменений определяется методом сравнения с выбранными базовыми объектами. В качестве таких объектов выбирают проверенные конструкции или поверхностями, которые могут считаться эталонами, например, различные калибры. Такие допуски делятся на следующие категории:

• Биений. К ним относятся: радиальное, торцевое, в заранее заданном направлении;
• Всей формы поверхности.

Каждый из этих категорий имеет свое обозначение. Допуск полного биения обозначается двумя наклонными стрелками в форме объединённых снизу векторов, направленных от левого нижнего угла в правый верхний. Сравнение форм производиться в результате совмещения обеих поверхностей.

Это поле имеет заданные геометрические размеры. Оно ориентировано относительно выбранной базы так, чтобы можно было проверить параллельность расположения. Примеры суммарного допуска обозначают, на сколько возможно изменение параметров, не приводящих к быстрому выходу из строя агрегата. Особенно это актуально для подвижных соединений

Определение и обозначение посадок

Любая операция сборки деталей заключается в необходимости соеди­нить или, как говорят, «посадить» одну деталь на другую — отсюда и ус­ловно принятое в технике выражение «посадка» для обозначения ха­рактера соединения деталей. Одни соединения допускают определенную свободу движения деталей относительно друг друга. Другие, наоборот, обеспечивают неподвижность соединенных деталей. Так, например, ра­бочий шкив ременной передачи должен быть плотно (неподвижно) наса­жен на вал, а холостой шкив может свободно вращаться на неподвижной оси.

Применение тех или иных посадок соответствует замыслу конструктора при проектировании машины. Таким образом, под словом «посадка» пони­мается не конструкция самого соединения, а степень подвижности собран­ных деталей относительно друг друга. Сборку двух деталей можно осущест­вить с зазором (одна деталь свободно входит в другую) или с натягом (для соединения таких деталей необходимо применить усилие).

Зазором (рис. 119,I) называется разность размеров отверстия D и ва­ла d, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает свобо­ду относительного перемещения деталей. Чем больше зазор, тем больше свобода движений в соединении.

Натягом (рис. 119, II) называется разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Посадки разделяют на три группы: посадки с зазором (подвижные посадки). Для этих посадок диа­метр отверстия больше диаметра вала, благодаря этому детали в собранном состоянии обладают свободой взаимного перемещения.

При конструировании машин подвижные посадки выбирают по услови­ям, в которых будет работать проектируемое соединение. При этом определяется такой зазор при котором коэффициент трения минимален. По­движные посадки разделяются между собой установленной величиной за­зора. Каждая следующая посадка в приведенной в табл. 10 последователь­ности характеризуется относительно меньшим зазором по сравнению с предыдущей;

Посадки с натягом (неподвижные посадки). Для этих посадок диаметр отверстия меньше диаметра вала, что обеспечивает соединение с натягом. Посадки этой группы характеризуются неразъемностью соеди­нений. Такие соединения осуществляется под прессом, при нагреве охва­тывающей детали (отверстия) или охлаждения охватываемой (вала).

Неподвижные посадки применяют в том случае, когда возникает необхо­димость исключить возможность относительного перемещения соединен­ных деталей или передавать крутящий момент без дополнительных средств крепления (шпонки, винты установочные, штифты и т. п.);

Переходные посадки. Переходными эти посадки названы по­тому, что до сборки вала и отверстия нельзя сказать, что будет в соедине­нии — зазор или натяг. Это означает, что в переходных посадках диаметр отверстия может быть меньше, больше или равен диаметру вала (рис. 119, III).

Группа переходных посадок предназначается для соединений, которые подвергаются разборке и сборке под легкими ударами деревянного или свинцового молотка.

Система ИСО содержит 27 обозначений полей допусков для отверстия, столько же — для валов. Путем сочетания разноименных полей допусков можно получить свыше 700 различных посадок, в которых отверстие и вал будут обозначаться не только одинаковыми, но и разными буквами. Однако одновременное применение всех возможных полей допусков неэкономич­но, так как это затруднило бы унификацию изделий, размерных инстру­ментов и калибров. Для практического применения рекомендуется ограни­ченное число предпочтительных посадок (27 посадок в интервалах разме­ров от 1 до 500 мм).

Ниже в табл. 10 приводится обозначение полей допусков по группам. Со­поставляя каждую пару одинаковых по значению букв и читая эти ряды слева направо, можно получить 11 посадок с последовательно уменьшаю­щимися зазорами до нулевого, далее 4 переходные посадки и 12 посадок с увеличивающимся натягом. Указанные поля допусков определенным обра­зом сгруппированы по квалитетам.

Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения (ха­рактеристика расположения) и квалитета (характеристика допуска). Соот­ветственно условное обозначение поля допуска состоит из буквы основного отклонения и числа — номера квалитета, например: поля допусков валов h6; d10; s7; поля допусков отверстий Н6,D10, S7.

Посадка образуется сочетанием полей допусков отверстия и вала. Услов­ное обозначение посадки выполняется в виде дроби или в одну строку, при­чем в числителе или на первом месте указывается обозначение поля допус­ка отверстия, а в знаменателе или на втором месте — вала, например: H8/f7; H8—f7.

Допуски формы

Этот вид разрешённых отклонений вызван неточностями обработки, которые происходят из-за реальных возможностей обрабатывающего оборудования. К ним относятся:

• прямолинейности;
• плоскости;
• не совпадения формы окружности (к ним относятся: круглости; допуск овальности);
• изменение формы цилиндра — допуск цилиндричности.

К первой категории относятся следующие отклонения:

• формы обработанной поверхности (нарушается плоскостная картина, изменяется величина радиуса выточенного вала, нарушается геометрия фигур имеющих плоские грани);
• нарушается параллельность и перпендикулярное расположение поверхностей между собой или соседними деталями;
• проявляется разная шероховатость по длине, поперечному сечению, окружности.

Оценка величины параметров производится сравнением номинальной поверхности (обозначенной на чертеже) и реальной (полученной на станках заданного класса точности). Полученные отклонения и позволяют рассчитать величину требуемого допуска. Изменение величины радиуса готового изделия по отношению к заданному на чертеже, называется нарушение круглости. Для предотвращения возможных негативных последствий при эксплуатации вводят допуск круглости. При рассмотрении детали в одной из плоскостей определяют необходимый допуск профиля продольного сечения. Характер взаимного искривления расположения плоскостей подразделяется на следующие виды:

• общей параллельности (сравнивается с линией направленной вдоль поверхности);
• перпендикулярности и пересечения осей (проверяется сохранение прямого угла на всём протяжении поверхностей);
• наклона;
• симметрии (по отношению к выбранной оси).

Допуск плоскостности определяет величину разрешённого отклонения от обозначенного уровня. Основной характеристикой служит так называемое поле допуска. Его обозначают в выбранной области, которая расположена между плоскостями, для которых необходимо соблюдать строгие параметры параллельности. Расстояние до поверхности определяется существующими стандартами. Контроль отклонения этих параметров от заданных на чертеже обозначается на профилограмме.

Общие положения

В крупносерийном производстве каждая деталь изготовлена с заранее заданной степенью точности. Изготовить их с полностью одинаковыми характеристиками практически невозможно. Поэтому предусмотрена стройная система разрешённых изменений в реальных классах точности.

Каждый параметр обозначается на чертеже. Указанный размер допуска отражает численную характеристику разрешённого зазора, место размещения на изделии. По правилам размещение области, к которой относится допуск, ориентируется относительно так называемой нулевой линии. По этому показателю допуски бывают:

• симметричными и ассиметричными (разрешённое отклонение допускается с одной или обеих сторон относительно выбранной нулевой линии);
• выше или ниже заданной нормали;
• с заданной величиной смещения в требуемом направлении.

Посадкой называют параметр, который указывает допустимую точность при соединении отдельных деталей в цельный агрегат. Он задаётся установленными зазорами или натягами.

Их делят на три утверждённых типа:

• заранее предусмотренным зазором;
• допустимым натягом;
• переходного типа.

Во всех случаях допуском посадки считается величина, которая рассчитывается как разность между большим и наименьшим значением допустимого зазора. Вся существующая система классифицируется по следующим признакам:

• основания системы – это допуски отверстий и валов;
• классам точности (их подразделяют на 19 квалитетов);
• величине предусмотренных натягов.

Под допусками для отверстий понимают совокупность разрешённых значений с одинаковыми квалитетами.  Для них устанавливаются предельно допустимые размеры отверстий. Вариация величины посадок достигается благодаря изменению предельных размеров вала. В системе вала перечисленные параметры изменяются в обратном порядке. Предельный размер вала сохраняет постоянство для различных посадок, а происходит изменение предельных размеров отверстия.

В системе допусков и посадок номера квалитетов являются показателями точности обработки. С возрастанием порядкового номера допуск размера увеличивается. Все размеры разделены на определённое количество интервалов. Величина каждого интервала равна трём миллиметрам. Линейка этих интервалов начинается с размера от 1 до 3 мм, затем от 3 до 6 мм и так далее. Для каждого интервала уже установлен свой усреднённый геометрический размер и обозначение. Он определяется по границам интервала. Для них определены квалитеты от пятого до семнадцатого. Чем меньше номер квалитета, тем обработка считается более точной.

Все рассчитанные параметры сведены в таблицы. Основными документами, которые систематизируют эти показатели, и правила их обозначения являются:

• ЕСДП расшифровывается как единая система допусков и посадок — установлена ГОСТ 25347-82;
• ОНВ закреплены в стандарте 25346-89 (основные нормы взаимозаменяемости устанавливают возможности по замене одних изделий аналогичными);
• ЕСКД единая система конструкторской документации объединяет все требования к оформлению и документов и нанесению обозначений — подробно изложена в стандарте 2.001-2013;
• Стандарты различного уровня и назначения: государственные ведомственные, отраслевые;
• Технические условия (применяются как нормы изготовления узкоспециальных деталей).

ЕСДП применяется для регламентирования всех параметров. ОНВ позволяет точно определить зазоры в деталях сложной конфигурации. Например, шпоночных или шлицевых соединениях, резьбы, зубчатых передач и так далее.

Каждый размер должен указываться в каждой из документаций:

• на всех видах чертежей;
• эскизах конструкций;
• технологических картах;
• дополнительных графических изображениях (пояснительных записках, набросках).

Правильно выбранные параметры  отклонений составляют основу технологических процессов. Неотступное следование утверждённым стандартам позволяет разработать и изготовить надёжный и долговечный агрегат.

Допуски расположения

Эта категория характеристик объединяет разрешённые интервалы изменения следующих геометрических параметров:

• перпендикулярности (должны строго соблюдаться угловые характеристики между плоскостями);
• параллельности (расстояние между отдельными элементами сохраняется в пределах разрешённых изменений на протяжении всей поверхности);
• соосности;
• наклона;
• симметричности;
• пересечения осей.

Кроме перечисленных параметров к этой категории относится так называемый  позиционный допуск. Он устанавливается для деталей, имеющих несколько отверстий, из которых в дальнейшем будет собран агрегат.  Размеры позиционного допуска отражаются между центрирующими отверстиями. Его обозначают при помощи специального знака в виде окружности, которая пересекается небольшим отрезком. Он может располагаться горизонтально или вертикально.

 

В современных деталях существует большое количество вариантов отклонения от параллельности. Это могут быть отклонения параллельности между плоскостями, отдельными поверхностями или целой группой, меду отверстиями. Оценка допуска параллельности производится с использованием специальной базы. Знаками допусков расположения элементов, для которых необходимо проверять параллельность служит набор специальных графических изображений. Проверка параллельности позволяет определить величину угла отклонения одной плоскости от другой.

Понятие о допусках

Допуском называется разность между максимально и минимально допустимыми размерами детали. При изготовлении любого изделия добиться точного размера невозможно. Этого не позволяет оборудование. Кроме того, нет приборов, какие могли бы измерить габарит с большой точностью. Но часто в этом нет надобности. Детали, изготовленные с погрешностью, тоже можно использовать. Главное, чтобы их размеры не вышли за допустимые пределы.

Все зависит от поставленной задачи. Для сложных приборов, используемых в метрологии, требуется качественное изготовление комплектующих. Простые изделия, такие как чайники или кастрюли, выполняются с меньшей точностью.

Методы выбора посадок

Выбор посадок производится одним из трех методов.

Метод прецедентов, или аналогов. Посадка выбирается по аналогии с посадкой в надежно работающем узле. Сложность метода заключается в оценке и сопоставлении условий работы посадки в проектируемом узле и аналоге.

Метод подобия — развитие метода прецедентов. Посадки выбираются на основании рекомендаций отраслевых технических документов и литературных источников. Недостатком метода является, как правило, отсутствие точных количественных оценок условий работы сопряжений. Расчетный метод является наиболее обоснованным методом выбора посадок. Посадки рассчитываются на основании полуэмпирических зависимостей. Однако формулы не всегда учитывают сложный характер физических явлений, происходящих в сопряжении.

В любом случае новые опытные образцы изделий перед запуском в серийное производство проходят целый ряд испытаний, по результатам которых отдельные посадки могут быть подкорректированы. Квалификация конструктора, в частности, определяется и тем, потребовалась ли корректировка посадок в разработанном им узле.

Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины) Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Посадки с зазором

H6/h5 – особо точное центрирование (пиноли в корпусе бабки станка).

H7/h6 – сменные зубчатые колеса; соединения с короткими рабочими ходами; соединение деталей, которые должны легко передвигаться при затяжке; точное направление при возвратно-поступательных перемещениях; центрирование корпусов под подшипники качения.

H8/h7 – центрирующие поверхности при пониженных требованиях к соосности.

H8/h8, H9/h8, H9/h9 – неподвижно закрепляемые детали при невысоких требованиях к точности, небольших нагрузках и необходимости обеспечить легкую сборку (зубчатые колеса, муфты, шкивы и др. детали с валом на шпонке).

H11/h11 – грубое центрирование неподвижных соединений (центрирование фланцевых крышек), для неответственных шарниров.

H7/g6 – минимальная величина гарантированного зазора (неподвижные соединения для обеспечения герметичности, точное направление или при коротких ходах).

H7/f7 – подшипники скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках.

H6/f6 – точные подшипники.

H8/f8, H8/f9, H9/f9 – подшипники скольжения при нескольких или разнесенных опорах (крупные подшипники, посадки сцепных муфт, поршней, центрирование крышек поршней).

H7/e7, H7/e8, H8/e8, H8/e9 – подшипники при высокой частоте вращения (электродвигатели, механизм передач ДВС), при разнесенных опорах или большой длине сопряжения.

H8/d9, H8/d9 – поршни паровых машин и компрессоров.

H7/d8, H8/d8 – крупные подшипники при высокой частоте вращения.

H11/d11 – подвижные соединения работающие в условиях пыли и грязи, в шарнирных соединениях тяг, рычагов.

Нанесение обозначений допусков

Все обозначения допусков и посадок стандартизированы и приведены в государственных стандартах. Графические обозначения подчиняются общим правилам и располагаются на отдельных элементах чертежей. К таким элементам относятся четыре вида линий:

• выносные;
• их полки;
• размерные (этот способ используется в случае нехватки свободного пространства).

Условные обозначения допусков формы и расположения приведены в ГОСТ 2.308-2011.  Стандарт систематизирует перечень обозначений применяемых для задания отклонений формы и расположения. В нём приведены разрешённые обозначения, разработанные для изделий самой сложной формы. Этими символами обозначают характер отклонений.

Обозначение размера производиться размещением соответствующего текста в отведённых местах. Вместе с текстом (обычно это заглавные буквы, аббревиатура с добавлением цифр) используют специальные знаки. Текстовое описание используют, когда необходимо более подробное пояснение требований, предъявляемых к качеству обработки данной поверхности. В это обозначение входит наименование, характеризующее предусмотренное отклонение. Значение параметров приводится в миллиметрах. Для оценки параллельности смежных поверхностей указывают так называемые базы. В качестве баз выбирают:

• общие оси (их располагают в горизонтальном или вертикальном направлении);
• оси симметрии всей конструкции;
• различные элементы, способствующие определить условия параллельности.

Все элементы имеют свои обозначения. Для выделения параметров их размещают в рамках. Каждая из них делиться на несколько прямоугольников. В первом располагают символ, обозначающий вид параметра. Во втором, числом обозначают его величину, в третьем тип базовой поверхности.

В отдельных случаях, когда стандартом не предусмотрен необходимый символ разрешается применять текстовое пояснение. Обозначенная информация должна полностью описывать характер и величину отклонения. В случае повторения одинаковых параметров стандарт допускает в обозначении указывать символ один раз в соответствующей рамке. От неё проводится соответствующая соединительная линия к каждому элементу детали, где необходимо применить  этот допуск.

Варианты посадок

Под определением посадки понимается характер сопряжения двух деталей. Такое сочленение бывает 3 типов:

1. С зазором. В этом случае охватывающая поверхность больше охватываемой. Зазор формируется благодаря тому, что нижнее отклонение отверстия больше верхнего у вала.
2. С натягом. Охватывающая поверхность отверстия меньше охватываемой вала. Формируемое соединение образует прочное соединение, которое просто не разъединяется.
3. Переходные. При таком соединении сочленение между деталями идет с легким натягом.

Все виды посадок в машиностроении находят свое применение. Когда нужно добиться жесткого соединения, чтобы одна деталь не вращалась относительно другой, применяется натяг. Иногда и этого бывает недостаточно. Для усиления прочности соединения части конструкции предварительно подвергаются нагреву. Образуемая посадка называется горячепрессовой.