Допуски и посадки

ЛЕКЦИЯ 2 Допуски и посадки Машины и механизмы состоят из деталей, которые в процессе работы совершают движение относительно друг друга или находятся в покое. Детали машин представляют собой комбинации геометрических тел, ограниченных поверхностями простейших форм (плоскими, цилиндрическими, коническими). Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение. Размер – это числовое значение угловой или линейной величины в выбранных единицах. Номинальный размер – размер геометрического элемента идеальной формы, определяемый чертежом. Для отверстия номинальный размер обозначается D, для вала – d. Номинальный размер соединения – это размер, общий для деталей, составляющих соединение. Предельный размер - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться действительный размер; Действительный размер – это размер, с допустимой погрешностью. Действительный размер получают путем измерений. D≈d D d Все детали условно делятся на отверстия и валы. Отверстие – это любая охватывающая деталь (обозначается латинскими большими буквами). Вал – это любая охватываемая деталь (обозначается латинскими маленькими буквами). Для того, чтобы соединить данные детали необходимо, чтобы номинальный диаметр вала был приблизительно равен номинальному диаметру отверстия D ≈ d. При соединении вала с отверстием их диаметры равны, но совершенное равенство невозможно. Поэтому в таких соединениях возможны три вида посадок. Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров. Если между валом и отверстием будет зазор – посадка с зазором (подвижное соединение). Если вал в отверстие возможно ввести, приложив определенное усилие, то такая посадка называется посадкой с натягом (неподвижное соединение). Посадка при которой возможен как зазор так и натяг называется переходной посадкой. Изображение посадок с зазором и с натягом Посадка с зазором - S Посадка с натягом – N Посадка с зазором EI EI D≈d Dmin Dmax ES ES TD TD 1. Построение поля допуска на отверстие Е – отклонение от номинального размера. + Верхнее отклонение ЕS вычисляется 0 по формуле: ЕS = Dmax – D - Нижнее отклонение EI вычисляется по формуле: ЕI= Dmin – D Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском (Т). Допуск на диаметр (диапазон в котором может варьироваться значение диаметра): ТD= Dmax - Dmin = ЕS – ЕI Прямоугольник, ограниченный верхним и нижним отклонениями называется полем допуска для отверстия. Верхнее отклонение: es = dmax – d (значение отрицательное) dmax dmin D≈d td ei es 2. Построение поля допуска на вал поле допуска на вал Нижнее отклонение: ei = dmin – d (значение отрицательное) Допуск на диаметр: td = dmax - dmin = es-ei (значение положительное) Прямоугольник, ограниченный верхним и нижним отклонениями называется полем допуска для вала. поле допуска отверстия Величина максимального зазора: Smax = Dmax – dmin = ES – ei EI ES Построение поля допуска на отверстие и вал td ei es Dmax Dmin D≈d dmax dmin + 0 поле допуска вала Величина минимального зазора: Smin = Dmin – dmax = EI – es Средний зазор: S ср  S max  S min 2 Допуск на зазор: TS = Smax - Smin Правило: Если поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала, то в соединении двух деталей будет зазор. Расположение нулевой линии может быть любым, т.е. зазор определяется не положением нулевой линии, а расположением полей допуска вала и отверстия. 1. Отклонение отверстия: Верхнее отклонение ЕS вычисляется по формуле: ЕS = Dmax – D (отрицательное значение) Посадка с натягом в ei es td поле допуска вала TD EI ES D≈d Dmax Dmin dmax dmin о + - поле допуска отверстия Правило: Если поле допуска вала расположено выше поля допуска отверстия, то в соединении двух деталей будет натяг. Величина максимального натяга: Nmax = dmax- Dmin = es – EI Величина минимального натяга: Nmin = dmin – Dmax = ei – ES N N min Средний натяг: N ср  max 2 Допуск на натяг: TN = Nmax - Nmin Нижнее отклонение EI вычисляется по формуле: ЕI= Dmin – D (отрицательное значение) Допуск на диаметр: ТD= Dmax - Dmin = ЕS – ЕI 2. Отклонение вала: Верхнее отклонение: es = dmax – d (значение положительное) Нижнее отклонение: ei = dmin – d (значение положительное) Допуск по диаметру: td = dmax - dmin = es-ei Переходные посадки ei td es Smax ES=TD 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 Зазоры: Величина максимального зазора: Nmax Smax = Dmax – dmin = ES – ei о Величина минимального зазора: в Smin = 0 EI=0 Dmax Средний зазор: Dср  Допуск на зазор: TS = Smax Натяги: Величина максимального натяга: Nmax = dmax- Dmin = es – EI Величина минимального натяга: Nmin = 0 N max Средний натяг: N ср  2 Допуск на натяг: TN = Nmax 2 Принципы построения системы допусков и посадок Системой допусков и посадок (СДП) называется совокупность рядов допусков и посадок, 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. СДП дает возможность стандартизировать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и взаимозаменяемость деталей машин, а также обусловливает их качество. Первый принцип построения СДП Квалитет – это точность изготовления детали. Всего установлено 18 квалитетов и определены формулы для расчета допусков. Было принято, что две или несколько деталей разных размеров следует считать одинаковой точности (принадлежащими одному квалитету), если их изготавливают на одном и том же оборудовании при одних и тех же условиях обработки. Погрешность обработки, как показали эксперименты, растет с увеличением размера обрабатываемой детали. Стандартом установлены квалитеты: 01, 0, 1, 2, 3, 4, 5, …, 11, 12…18: - 01, 0, 1, 2, 3, 4 - самые точные квалитеты (применяются при изготовлении образцовых мер и калибров, в точной оптике). - Квалитеты с 5-го по 11-й применяются для сопрягаемых элементов деталей (детали общемашиностроительного назначения). - Квалитеты с 12-го по 18-й применяются для несопрягаемых элементов деталей. Второй принцип построения СДП Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. Основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии. A z p B G EI=0 k H h g b a es=0 K P Z Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами латинского алфавита, валов – строчными. А…Н (а…h) – посадки с зазором, H(h) – посадки, лежащие на нулевой линии, J….Z (j…z) – посадки с натягом Схема расположения основных отклонений с указанием квалитетов, в которых рекомендуется их применять, для размеров до 500 мм. Затемненная область относится к отверстиям. Третий принцип построения СДП Предусмотрены посадки в системе отверстия и в системе вала. Посадки в системе отверстия – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия. Основное отверстие (H) – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю. Посадки в системе вала – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала. Основной вал (h) – вал, верхнее отклонение которого равно нулю. Пример: 30F8 – отверстие с номинальным диаметром 30 мм, поле допуска лежит выше нулевой линии, точность изготовления общемашиностроительная (квалитет 8). 30e8 – вал с номинальным диаметром 30 мм, поле допуска лежит ниже нулевой линии, точность изготовления общемашиностроительная (квалитет 8). F8 30 - посадка на соединение (вал ввели в отверстие) e8 Данная посадка будет с зазором (a) о(F) в(m) о(H) в(h) в(е) о(M) о(M) в(е) а б в Посадка называется скользящей, если одно из отклонений равно 0 (б). г Четвертый принцип построения СДП Допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре +20° С. Обозначение посадки с помощью предельных отклонений При указании предельных отклонений следует руководствоваться следующими правилами. 1. Предельные отклонения размеров следует указывать непосредственно после номинальных размеров. 2. Отклонение, равное 0 не указывается.   1. Пример: 15 f 7 00,,015 - вал es=0,015 ei=0,007 007 Предельные размеры детали: ℓmax=15,015 мм ℓmin=15,007 мм 2. Пример скользящей посадки:   H 0, 008 50 - такая посадка имеет минимальный зазор, равный нулю. h  0, 02  h6 Nmax = 60 R7 70 h6 + - 70 3. -20 R7 -32 Nmin = 12 -60 Отверстие диаметром 70 мм c полем допуска -32 и -60 микрон. Вал с полем допуска от 0 до -20 микрон. Если выполнить соединение: отверстие с допуском -60, а вал с допуском 0, то максимальный натяг составит 60 микрон: 0 – (-60) = 60 – соединение с натягом. Если выполнить соединение: отверстие с допуском -32, а вал с допуском -20, то минимальный натяг составит 12 микрон: -20-(-32)=12 4. Отверстие диаметром 70 мм c полем допуска от 0 до +30 микрон. Вал с полем допуска от -10 до -29 микрон. H7 70 g6 Если выполнить соединение: отверстие с допуском +30, а вал с допуском -29, то максимальный зазор составит 59 микрон: 30 – (-29) = 59. Полученное соединение – это соединение с зазором. Если выполнить соединение: отверстие с допуском 0, а вал с допуском -10, то минимальный натяг составит 10 микрон: 0-(-10)=10. + - 70 Smax = 59 H7 g6 +30 -10 Nmin = 10 -29 5. H7 50 js6 Отверстие диаметром 50 мм, вал может быть как 50-8 микрон, так и 50 +8 микрон. Smax = 33 + - 50 Nmin = 8 H7 +25 +8 js6 -8 Если выполнить соединение: отверстие с допуском +25, а вал с допуском -8, то максимальный зазор составит 33 микрона: 25 – (-8) = 33 – соединение с зазором. Если выполнить соединение: отверстие с допуском 0, а вал с допуском +8, то соединение будет с натягом - минимальный натяг составит 8 микрон: 0+8 = 8. Примеры расчета основных отклонений, допусков и характеристик посадок Пример 1. Для размера 48f7 построить схему расположения поля допуска, определить предельные размеры и допуск, записать поле допуска в смешанном виде. Решение: 1. По ГОСТ 25347 – 82 или по таблицам определим отклонения. Для 48f7 имеем es = -25мкм и ei = -50 мкм. 2. Построим схему расположения поля допуска размера 3. Определим предельные размеры: d max  d  es  48   0,025   47 ,975 мм d min  d  ei  48   0,050   47 ,950 мм 4. Определим допуск вала 48f7 (можно определить по предельным размерам или по отклонениям): Td  d max  d min  47 ,975  47 ,950  0,025 мм Td  es  ei  25   50   25 мкм  0,025 мм 5. Запишем поле допуска в смешанном виде: 48 f 7  0 , 025  0 , 50  Пример 2. По словесному описанию построить схему расположения поля допуска, определить предельные размеры и допуск, записать поле допуска в смешанном виде Дано: Номинальный размер отверстия 40 мм. Отверстие используется в качестве основного отверстия по 7 квалитету. (Другая формулировка: основное отклонение отверстия равно 0 с допуском по 7 квалитету.). Решение: 1. Основное отклонение основного отверстия – Н, поэтому поле допуска отверстия - Н7. Таким образом, имеем размер 40H7 2. По ГОСТ 25347 – 82 или по таблицам определим отклонения. Для 40H7 имеем ES = +25 мкм и EI = 0 мкм. 3. Построим схему расположения поля допуска размера 4. Определим предельные размеры: Dmin  D  EI  40  0  40,0 мм Dmax  D  ES  40  0,025  40,025 мм 5. Определим допуск отверстия 40H7 (по предельным размерам или по отклонениям): TD  Dmax  Dmin  40,025  40  0,025 мм TD  TS  TI  25  0  25 мкм  0,025 мм 6. Запишем поле допуска в смешанном виде: 40 Н 7  0 , 025  Пример 3. Для заданной посадки определить отклонения и предельные размеры отверстия и вала, графически изобразить посадку, определить основные характеристики посадки и отметить их на графическом изображении посадки, записать обозначение посадки в смешанном виде. H7 45 Дано: посадка k6 Решение: 1. Это посадка в системе отверстия, т.к. основное отклонение отверстия Н (количественное значение этого отклонения равно 0). 2. По ГОСТ 25347 – 82 или по таблицам определим отклонения. Для отверстия 45H7 ES = +25 мкм и EI = 0 мкм. Для вала 45k6 имеем es = +18 мкм и ei = +2 мкм. 3. Определим предельные размеры вала (d) и отверстия (D): d max  d  es  45  0,018  45,018 мм d min  d  ei  45  0,002  40,002 мм Dmax  D  ES  45  0,025  45,025 мм Dmin  D  EI  45  0  45,0 мм 4. Допуск вала Td = 16 мкм = 0,016 мм. Допуск отверстия TD = 25 мкм = 0,025 мм. 4. Графически изобразим посадку. Так как поля допусков отверстия и вала перекрываются, то это переходная посадка. 5. Определим основные характеристики переходной посадки: - наибольший зазор S max  Dmax  d min  ES  ei  25  2  23 мкм - наибольший натяг N max  d max  Dmin  es  EI  18  0  18 мкм - допуск посадки: T SN   S max  N max  23  18  41 мкм 6. Запишем посадку в смешанном виде:  45 k 6 H7   0 , 025 0 , 018 0 , 002