Допуском размера – называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями /2/.
Допуск обозначают буквой «Т» (от лат. тolerance – допуск):
TD = D max – Dmin = ES – EI – допуск размера отверстия;
Td = dmax - dmin = es – ei – допуск размера вала.
Для рассмотренных ранее примеров 1 – 6 (раздел 1.1) допуски размеров определяются следующим образом:
1) Td = 24,015 – 24,002 = 0,015 – 0,002 = 0,013 мм;
2) Td = 39,975 – 39,950 = (-0,025) – (-0,050) = 0,025 мм;
3) TD = 32,007 – 31,982 = 0,007 – (-0,018) = 0,025 мм;
4) TD = 12,027 – 12 = 0,027 – 0 = 0,027 мм;
5) Td = 78 – 77,954 = 0 – (- 0,046) = 0,046 мм;
6) Td = 100,5 – 99,5 = 0,5 – (- 0,5) = 1 мм.
Допуск – величина всегда положительная . Допуск характеризует точность изготовления детали. Чем меньше допуск, тем труднее обрабатывать деталь, так как повышаются требования к точности станка, инструмента, приспособлений, квалификации рабочего. Неоправданно большие допуски снижают надежность и качество работы изделия.
В некоторых соединениях при различных сочетаниях предельных размеров отверстия и вала могут возникать зазоры или натяги. Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой . Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению /1/.
Различают три группы посадок:
1) с гарантированным зазором;
2) переходные;
3) с гарантированным натягом.
Если размеры отверстия больше размеров вала, то в соединении возникает зазор.
Зазор – это положительная разность между размерами отверстия и вала /1/:
S = D – d 0 – зазор;
Smax = Dmax – dmin – наибольший зазор,
Smin = Dmin – dmax – наименьший зазор.
Если до сборки размеры вала больше размеров отверстия, то в соединении возникает натяг. Натяг – это положительная разность между размерами вала и отверстия /1/:
N = d – D 0 – натяг,
Nmax = dmax – Dmin – наибольший натяг;
Nmin = dmin – Dmax – наименьший натяг.
Посадки, в которых есть вероятность возникновения зазора или натяга, называют переходными.
Допуск посадки – это допуск зазора для посадок с гарантированным зазором (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим зазорами) или допуск натяга для посадок с гарантированным натягом (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим натягами). В переходных посадках допуск посадки – это допуск зазора или натяга /1/.
Обозначение допуска посадки:
TS = Smax – Smin – допуск посадки для посадок с гарантированным зазором.
TN = Nmax – Nmin – допуск посадки для посадок с гарантированным натягом.
T(S,N)=Smax + Nmax – допуск посадки для переходных посадок.
Для любой группы посадок допуск посадки можно определить по формуле
- Нулевая линия - линия, соответствующая некоему размеру, от которой откладываются отклонения размеров при указании допусков и посадок. Все линии чертежа - нулевые. Размер этот называется номинальным размером .
- Допуск - диапазон отклонения от нулевой линии. "Отверстие выполнено диаметром А с допуском +0,5" - это означает, что действительный диаметр отверстия находится между диаметром, заданным нулевой линией (номинальный размер=А) и диаметром А+0,5мм.
- Предельное отклонение - разность между предельным (наиболее отклоняющимся) и номинальным размером.
- Верхнее отклонение = верхнее предельное отклонение = разница между номинальным и наибольшим предельным размером.
- Нижнее отклонение = нижнее предельное отклонение = разница между номинальным и наименьшим предельным размером.
Поле допуска - диапазон размеров, ограниченный верхним и нижним отклонением от нулевой лини. Положение поля допуска обозначают:
Для отверстия: Прописные (большие) буквы латинского алфавита. A, B, C, CD, D......
Для вала: строчные (маленькие) буквы латинского алфавита. a,b,c,cd......
Отклонение, используемое для указания поля допуска допуска называют основным отклонением - это отклонение поля допуска ближайшее к нулевой линии.
Отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (не может быть меньше) - называют основным H .
Вал, верхнее отклонение которого равно нулю (не может быть больше) - называют основным и обозначают английской буквой h .
На рисунке ниже - положение полей допусков (заштриховано) относительно нулевой линии. Слева указаны отрицательные или положительные отклонения.
Посадка - характер соединения узлов (деталей), определяемый величиной существующих в нем зазоров или натягов. Различают посадки с зазором , посадки с натягом и переходные (промежуточные) посадки.
Посадки в системе отверстия - предпочтительнее на практике (исторически) , см. рисунок ниже:
Посадки в системе вала , смотри рисунок ниже:
Квалитет - установленная совокупность допусков, определяющая допуск для данного линейного размера (одинаковая степень точности для всех номинальных размеров). Величнины полей допусков обозначают буквами IT и порядковым номером квалитета.
При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю-охватывающую и внутреннюю -охватываемую поверхности. Один из размеров соприкасающихся поверхностей носит название охватывающий размер, а другой -охватываемый. Для круглых тел охватывающая поверхность носит общее название-отверстие, а охватываемая-вал, a соответствующие размеры называют- диаметр отверстия и диаметр вала.
Подвижное или неподвижное соединение деталей может быть выполнено за счёт отклонений сопряжённых размеров вала или отверстия в ту или иную сторону от их номинальных размеров.
Расчётный размер, проставляемый на чертеже, называется номинальным размером (фиг. 439). Номинальные размеры проставляются в миллиметрах.
Действительным размером называется фактический размер, полученный непосредственным измерением после обработки детали.
Предельными называются размеры, между которыми может колебаться действительный размер одного и того же элемента детали изготовленной партии. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший-наименьшим предельным размером.
Если у номинального размера на чертеже стоит только один предельный размер, например 25 +0,4 или 25 -0,1 , то это значит, что другой предельный размер совпадает с номинальным. Знак плюс показывает, что предельный размер больше номинального, а знак минус,-что предельный размер меньше номинального.
Действительный отклонением называется разность между действительным и номинальным размерами.
Верхним отклонением называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным.
Нижним отклонением называется разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.
Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.
Зазоры, натяги и посадки. Зазором называется положительная разность между размером отверстия и размером вала. Величина зазора определяет большую или меньшую степень свободы взаимного движения сопряжённых деталей.
Натягом называется отрицательная разность между размерами отверстия и вала, создающая (после сборки) неподвижное соединение.
Посадкой называется характер или тип соединения двух вставленных одна в другую деталей.
Все посадки разделяются на две группы: посадки подвижные и посадки неподвижные.
Подвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее свободу их относительного движения.
Неподвижной посадкой называется соединение двух деталей, обеспечивающее соответствующую степень прочности их соединения.
Различают следующие виды посадок, отличающихся друг от друга большим или меньшим зазором или большим или меньшим натягом.
Подвижные посадки Неподвижные посадки
Скользящая С Горячая Гр
Движения Д Прессовая Пр
Ходовая X Легкопрессовая Пл
Легкоходовая Л Глухая Г
Широкоходовая Ш Тугая T
Напряжённая H Плотная П
Система допусков. Различают две системы допусков: систему отверстия и систему вала.
Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры отверстия остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе отверстия достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров вала. В системе отверстия наименьшим предельным размером отверстия является его номинальный размер.
Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же системы и степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры вала остаются постоянными. Осуществление различных посадок в системе вала достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров отверстия. В системе вала наибольшим предельным размером вала является его номинальный размер.
Допуск отверстия в системе отверстия всегда направлен в сторону увеличения отверстия (в тело), а допуск вала в системе вала-в сторону уменьшения вала (в тело). Основание систем обозначается: отверстие- буквой А, вал-буквой В. Отверстие в системе вала и вал в системе отверстия обозначаются буквами и цифрами соответствующих им посадок и класса точности.
В машиностроении принята преимущественно система отверстия.
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
Система отверстия
Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)
Система вала
Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)
В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала
Термины и определения по ГОСТ 25346
Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения
Действительный размер — размер элемента, установленный измерением
Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер
Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента
Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения
Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером
Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами
Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения
Верхнее отклонение ES, es
— алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES
— верхнее отклонение отверстия; es
— верхнее отклонение вала
Нижнее отклонение EI, ei
— алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI
— нижнее отклонение отверстия; ei
— нижнее отклонение вала
Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии
Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз
Допуск Т
— разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака
Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)
Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии
Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров
Единица допуска i, I
— множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i
— единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I
— единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм
Вал — термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы
Отверстие — термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы
Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю
Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю
Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия
Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки
Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение
Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение
Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала
Натяг
— разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала
Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала
Посадка с натягом — посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала
Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично
Посадки в системе отверстия
— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия
Посадки в системе вала
— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала
Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С
При изготовлении деталей, которые будут иметь сопряжения друг с другом, конструктор учитывает тот факт, что эти детали будут иметь погрешности и идеально друг к другу не подойдут. Конструктор заранее определяет в каком диапазоне допустимы погрешности. Устанавливается по 2 размера для каждой сопрягаемой детали, минимальное и максимальное значение. Внутри данного диапазона и должен находиться размер детали. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называются допуском.
Особенно критично важными допуски проявляют себя при проектировании размеров посадочных мест для валов и размеров самих валов.
Максимальный размер детали или верхнее отклонение ES, es — разность между наибольшим и номинальным размером.
Минимальный размер или нижнее отклонение EI, ei — разность между наименьшим и номинальным размером.
Посадки делят на 3 группы в зависимости от подобранных полей допусков для вала и отверстия:
- С зазором. Пример:
- С натягом . Пример:
- Переходные . Пример:
Поля допусков для посадок
Для каждой выше описанной группы есть ряд полей допусков в соответствии с которыми изготовляют группу сопряжения вал — отверстие. Каждое отдельно взятое поле допуска решает свою определенную задачу в определенной области промышленности, поэтому их так много. Ниже приведена картинка видов полей допусков:
Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами, а валов — строчными.
Для образования посадки вал — отверстие существует правило. Смысл этого правила следующий — основные отклонения отверстий равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначенной той же буквой.
Исключение составляют соединения предназначенные для прессования или клепания. В этом случае для поля допусков вала подбирается ближайшее значение поля допусков отверстия.
Совокупность допусков или квалитет
Квалитет — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.
Квалитет заключает в себе смысл, что обрабатываемые детали попадают в один класс точности, не зависимо от их размера, при условии если изготовление разных деталей ведется на одном и том же станке, и при одинаковых технологических условиях, одинаковыми режущими инструментами.
Установлено 20 квалитетов (01, 0 — 18).
Самые точные квалитеты применяют для изготовления образцов мер и калибров — 01, 0, 1, 2, 3, 4.
Квалитеты применяемые для изготовления сопрягаемых поверхностей должны быть достаточно точными, но в обычных условиях особой точности не требуется, поэтому для этих целей применяют с 5 по 11 квалитеты.
С 11 по 18 квалитеты не особо точные и их применение ограничено при изготовлении несопрягаемых деталей.
Ниже приведена таблица точности по квалитетам.
Отличие допусков от квалитетов
Отличия все же есть. Допуски — это теоретические отклонения, поле погрешности в пределах которого нужно изготовить вал — отверстие, в зависимости от назначения, размера вала и отверстия. Квалитет же — это степень точности изготовления сопрягаемых поверхностей вал — отверстие, это фактические отклонения, зависящее от станка или метода доведения поверхности сопрягаемых деталей до конечной стадии.
Например. Нужно изготовить вал и посадочное место под него — отверстие с полем допуска H8 и h8 соответственно с учетом всех факторов, таких как диаметр вала и отверстия, условия работы, материал изделий. Диаметр вала и отверстия возьмем 21мм. При допуска H8 поле допуска 0 +33мкм и h8 + -33мкм. для того чтобы попасть в это поле допуска нужно выбрать квалитет или класс точности изготовления. Учтем что при изготовлении нап станке неравномерность изготовления детали может отклоняться как в положительную, так и в отрицательную сторону, поэтому с учетом поля допуска H8 и h8 был 33/2 = 16,5мкм. Данному значению соответствуют все квалитеты по 6 включительно. Следовательно выбираем станок и способ обработки такой, который позволяет добиться класса точности соответствующий 6 квалитету.
