Как обозначаются посадки в системе отверстия. Преимущество системы отверстия в сравнении с системой вала

Посадки во всех системах образуются сочетанием полей допусков отверстия и вала.

После того, как Вы познакомились с рядами точности, можно привести более исчерпывающее определение понятию посадок в систе­ме отверстия и в системе вала.

Посадками в системе отверстия называется система, в которой посадки с зазором, натягом и переходные для одного интервала разме­ров и одного ряда точности (квалитета, класса) образовываются всего одним полем допуска для отверстия и несколькими полями допусков валов, в том числе из соседних рядов точности.

Определение набора посадок в системе вала аналогично.

Обозначение посадок состоит из написания этих полей допусков обычно в виде простой дроби.

Запомните правило обозначения посадок, которое используется для всех видов посадок, а не только для гладких элементов деталей.

Поле допуска с внутренней сопрягаемой поверхностью (отверстие) всегда указывается в числителе, а поле допуска с внеш­ней сопрягаемой поверхностью (вал)-в знаменателе.

Еще раз подчеркнем, что это относится не только к посадкам, которые мы сейчас рассматриваем, т.е. для гладких элементов дета­лей, но и для резьбы, для шпоночных и шлицевых соединений и т.д.

Пример обозначения по ЕСДП: 20 . Эта запись указывает, что в данной посадке при номинальном размере сопряжения, равном 20мм, поле допуска отверстия Н 7 (основное отклонение Н , т.е. равно нулю, и допуск по 7 квалитету), а поле допуска вала g 6 (основное отклонение g , и допуск по 6 квалитету).

Еще одна особенность, на которую необходимо обратить вни­мание при нормировании точности сопряжении, касается сочетаний квалитетов для отверстий и валов при образовании посадок. В реко­мендуемых, а тем более предпочтительных посадках, как правило, дается больший допуск для отверстий (квалитет с большим числом), чем допуск вала. Это сделано опять же из экономических сообра­жений. Для более грубых посадок обычно берутся одинаковые допуски (квалитеты).

2.9. Нормирование, методы и средства контроля отклонений

формы, расположения волнистости и шероховатости

При анализе точности геометрических параметров деталей различают поверхности: номинальные (идеальные, не имеющие от­клонений формы и размеров), форма которых задана чертежом, и реальные (действительные), которые ограничивают деталь, отделяя ее от окружающей среды. Реальные поверхности деталей получают в результате обработки или видоизменения при эксплуатации ма­шин. Аналогично следует различать номинальный и реальный про­филь, номинальное и реальное расположение поверхности (профиля). Номинальное расположение поверхности определяется номиналь­ными линейными и угловыми размерами между ними и базами или между рассматриваемыми поверхностями, если базы не даны. Реаль­ное расположение поверхности (профиля) определяется действитель­ными линейными и угловыми размерами. База - поверхность, ли­ния, точка детали (или выполняющее ту же функцию их сочетание), определяющие одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению к которой задается допуск расположения или опреде­ляется отклонение расположения. Профиль поверхности - линия пересечения (или контур) поверхности с плоскостью или заданной поверхностью. Реальные поверхности и профили отличаются от номинальных.

Вследствие отклонений действительной формы от номинальной один размер в различных сечениях детали может быть различным (рис. 9). Размеры в поперечном сечении можно определить пере­менным радиусом R, отсчитываемым от геометрического центра О номинального сечения (рис. 9). Этот радиус называют текущим размером, т. е. размером, зависящим от положения осевой коорди­наты х (сечения Б-Б) и угловой координаты φ точки, лежащей на измеряемой поверхности (φ 1 - угловая координата радиуса R 1). Отклонение ΔR текущего размера R (при выбранном значении х ) от номинального (постоянного) размера R 0 , можно выразить зави­симостью

ΔR = R – R 0 = f (φ), (16)

где f (φ) -функция, характеризующая погрешность профиля (φ - полярный угол).

Контур поперечного сечения удовлетворяет условию замкну­тости, следовательно,

f (φ + 2π) = f (φ), (17)

т. е. функция имеет период 2π.

Рис. 9. Отклонения гео­метрических параметров различных порядков

Для анализа отклонений профиля контур сечения действительной поверхности можно характеризовать совокупностью гармонических составляющих отклонений профиля, определяемых спектрами фазо­вых углов и амплитуд, т. е. совокупностью отклонений с различными частотами. Для аналитического изображения действительного про­филя (контура сечения) поверхности используют разложение функ­ции погрешностей f (φ) в ряд Фурье.

Отклонения геометрических параметров можно классифицировать более укрупненно: отклонения собственно размера (ΔD на рис. 9) относят к отклонениям нулевого порядка, отклонения расположения поверхностей (е) - к отклонениям 1-го порядка; отклонения формы поверхности (ΔФ ) - к отклонениям 2-го порядка; волнистость - к отклонениям 3-го порядка; шероховатость поверхности - к откло­нениям 4-го порядка. Дальнейшее изложение материала основано на понятии фиксированных (постоянных) размеров.

Для получения оптимального качества изделий в общем случае необходимо нормировать и контролировать точность линейных и угловых размеров, формы и расположения поверхностей деталей и составных частей, а также волнистость и шероховатость поверх­ностей деталей.

Колчков В.И. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ. М.: Учебное пособие, 2009

3. Единые принципы стандартизации систем допусков и посадок (Подробнее )

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно 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, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает повышение их качества.

В настоящее время большинство стран мира применяет системы допусков и посадок ИСО. Системы ИСО созданы для унификации национальных систем допусков и посадок с целью облегчения международных технических связей в металлообрабатывающей промышленности. Включение международных рекомендаций ИСО в национальные стандарты создает условия для обеспечения взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в разных странах. Советский Союз вступил в ИСО в 1977 году, а затем перешёл на единую систему допусков и посадок (ЕСДП) и основные кормы взаимозаменяемости, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО.

Основные нормы взаимозаменяемости включают системы допусков и посадок на цилиндрические детали, конуса, шпонки, резьбы, зубчатые передачи, и др. Системы допусков и посадок ИСО и ЕСДП для типовых деталей машин основаны на единых принципах построения , включающих:

• систему образования посадок и видов сопряжений;
• систему основных отклонений;
• уровни точности;
• единицу допуска;
• предпочтительные поля допусков и посадок;
• диапазоны и интервалы номинальных размеров;
• нормальную температуру.

Система образования посадок и видов сопряжений предусматривает посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ).

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 3.1, а).

Посадки в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Примеры расположения полей допусков для посадок: а - в системе отверстия; б - в системе вала

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией.

Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.

Система основных отклонений представляет собой ряд основных отклонений валов в СА и отверстий в СВ, обозначаемых соответственно строчными и заглавными буквами латинского алфавита, например a, b, …, zb, zc; A, B, …, ZB, ZC .

Значение основного отклонения определяется соответствующей буквой и зависит от номинального размера.

В системах допусков и посадок разных типов деталей установлено разное число основных отклонений, наибольшее их количество содержится в системе допусков и посадок гладких цилиндрических деталей.

Уровни точности могут называться по-разному: квалитеты точности - для гладких деталей, степени точности - для резьбовых деталей и зубчатых колёс или классы точности - для подшипников качения, но в любом случае они определяют требуемую ступень точности деталей для выполнения своих функций. Обозначаются уровни точности, как правило, арабскими цифрами, чем меньше цифра, тем выше уровень точности, т.е. точнее деталь.

Это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей. Значение допуска можно рассчитать по формуле T = a·i , где a - число единиц допуска, зависящее от уровня точности (квалитет или степень точности); i - единица допуска.

Предпочтительные поля допусков и посадок представляют собой совокупность отобранных из числа наиболее часто применяемых в производстве изделий полей допусков и составляемых из их числа посадок или видов сопряжений. Эти поля допусков и посадок составляют ряды предпочтительных и рекомендуемых и должны в первую очередь использоваться при проектировании изделий.

Диапазоны и интервалы номинальных размеров учитывают влияние масштабного фактора на значение единицы допуска. В пределах одного диапазона размеров зависимость единицы допуска от номинального размера - постоянна. Например, в системе допусков и посадок гладких деталей для диапазона размеров от 1до 500 мм единица допуска равна;для диапазона размеров свыше 500 до 3150 мм единица допуска равна i = 0,004D + 2,1.

Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов . Поскольку назначать допуск для каждого номинального размера экономически нецелесообразно для всех размеров, объединенных в один интервал, значения допусков приняты одинаковыми . В формулах единиц допусков в системе ИСО и ЕСДП в качестве размеров подставляют среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала.

Размеры по интервалам распределены так, чтобы допуски, подсчитанные по крайним значениям в каждом интервале, отличались от допусков, подсчитанных по среднему значению диаметра в том же интервале, не более чем на 5-8 %.

Нормальная температура , при которой определены допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, принята равной + 20 °С (ГОСТ 9249-59). Такая температура близка к температуре рабочих помещений производственных помещений. Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер и измерительных приборов, а также точные измерения следует выполнять при нормальной температуре, отступления от нее не должны превышать допускаемых значений, содержащихся в ГОСТ 8.050-73 (Государственная система измерений).

Температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой, что может быть достигнуто совместной выдержкой детали и измерительного средства в одинаковых условиях (например, на чугунной плите). Если температура воздуха в производственном помещении, контролируемой детали и измерительного средства стабилизированы и равны 20 °С, температурная погрешность измерения отсутствует при любой разности температурных коэффициентов линейного расширения. Таким образом, для устранения температурных погрешностей необходимо соблюдать нормальный температурный режим в помещениях измерительных лабораторий, инструментальных, механических и сборочных цехов.

В машиностроении принято различать размеры сопрягаемые и сво­бодные.

Примером сопрягаемых размеров может служить наружный диаметр поршня пневматического молота и парный с ним внутренний диаметр цилиндра, в котором поршень совершает возвратно-поступа­тельное движение. В этом случае цилиндрическая поверхность поршня молота является типовой наружной поверхностью вала, а внутренняя поверхность цилиндра – типовой внутренней поверхностью отверстия.

Для краткости любую наружную поверхность сопрягаемых деталей называют валом, а внутреннюю – отверстием. Это относится и к поверхностям, форма которых заведомо отличается от цилиндрической. Так, в сопряжении шпонки с пазом паз является отверстием, а шпонка – валом.

Примером свободных размеров может служить длина втулки контейнера горизонтального гидравлического пресса, наружный диаметр фланца, диаметр заклепочной головки и т. п.

Систему допусков, в которой за основу берется постоянный предель­ный размер вала, называют системой вала (рис. 2, а ). Различные сопряжения с предельным размером вала получают путем необходимого изменения поля допусков отверстия. На чертежах система вала обозна­чается буквой «В» с индексом класса точности обработки и записывается справа от номинального размера, например 50В 3 . Действительный диа­метр вала в пределах допуска всегда бывает меньше номи­нального, в частном случае он равняется ему, но никогда не бывает больше.

Систему допусков, в которой за основу берется постоянный предель­ный размер отверстия, называют системой отверстия (рис. 2, б ). Раз­личные сопряжения с предельным размером отверстия получают путем изменения поля допусков вала. На чертежах система отверстия обозна­чается буквой «А» с индексом класса точности обработки и записывается справа от номинального размера, например 50А 3 . Действительный раз­мер отверстия всегда больше номинального в пределах допуска, в част­ном случае может равняться ему, но никогда не бывает меньше.

1.4. Посадки

В машиностроении при сборке деталей в узлы, а узлов – в машины или агрегаты сопрягают парные поверхности одинаковой формы, кото­рые либо входят одна в другую, либо примыкают одна к другой. Харак­тер сопряжения определяется посадкой, под которой понимают степень прочности соединения сопрягаемых деталей, или свободу их относитель­ного перемещения. Посадки создаются разностью размеров парных де­талей (вала и отверстия), входящих в сопряжения. Различают три основных типа посадок – посадки с зазором, или подвижные, посадки переходные и посадки с натягом, или неподвижные (прессовые).

При подвижной посадке сопряженные парные детали могут взаимно перемещаться во время работы в определенном направлении. Такой вид посадки применяется при сопряжении поршня с цилиндром. Чтобы обеспечить подвижную посадку, необходимо иметь диаметр цилиндра несколько больше диаметра поршня. Разность между диаметрами цилиндра и поршня (в общем случае между диамет­рами отверстия и вала) называют зазором ; например, при диаметре отверстия 50 мм, вала – 49,8 мм зазор будет 0,2 мм. Из этого следует, что зазор является величиной положительной.

При неподвижной посадке сопряженные парные детали прочно соединяются между собой; их взаимное перемещение во время работы исключается. Неподвижные посадки достигаются путем принудительной запрессовки вала в отверстие. При неподвижной посадке необходимо иметь диаметр вала до запрессовки несколько больше диаметра отвер­стия. Разность между диаметрами вала и отверстия называют натягом .

При переходных посадках, обеспечивающих хорошее центрирование отверстий, натяги могут быть положительными и отрицательными; в местах соединений образуется либо натяг, либо зазор, поэтому неподвижность сопрягаемых деталей большей частью обеспечивается при помощи крепежных элементов (шпонки, шплинты и т. д.); разность между диаметрами вала и отверстия незначительна, вследствие этого натяги или зазоры невелики.

В зависимости от степени прочности соединения на практике используется несколько типов подвижных, переходных и не­подвижных посадок. Из подвижных посадок в современном машино­строении наиболее часто применяются: 1) посадки скольжения С; 2) движения Д; 3) ходовая X; 4) теплоходовая ТХ; легкоходовая Л; 6) широкоходовая Ш; из переходных посадок: 1) глухая Г; 2) тугая Т; 3) напряженная Н; 4) плотная П; из неподвижных прессовых посадок: 1) горячая Гр; 2) прессовая Пр; 3) легкопрессовая Пл.

Посадку скольжения с весьма незначительным зазором используют для медленного перемещения деталей (например, пиноль в корпусе задней бабки токарного станка, шпиндель сверлильного станка и т. п.). Посадка движения, также имеющая малый зазор, обеспечивает совпа­дение осей вала и отверстия (шпиндели токарных станков, делительных головок и т. д.). Ходовые посадки с зазором заметной величины наибо­лее широко применяются в машиностроении для деталей, вращающихся с умеренными скоростями (коленчатые валы в коренных подшипниках, дроссели во втулке клапана паровоздушного молота и т. п.). Легкоходо­вые посадки со значительными зазорами имеют взаимное перемещение одной детали в другой при быстроходном вращении или умеренных скоростях, но при большой длине подшипников (валы центробежных насосов, валы приводов круглошлифовальных станков и т. п.). Посадки широкоходовые, обладающие весьма значительными зазорами, используют в тех случаях, когда скорости вращения весьма велики и возможны перекосы при сборке (валы в длинных подшипниках, холостые шкивы на валах и т. п.).

Глухие посадки применяются для деталей, которые не должны демонтироваться в течение всей службы (шестерня на валу бетономе­шалки или ковочной машины и т. п.). Тугие посадки дают меньший натяг, чем глухие; используются для деталей и узлов, которые при капитальном ремонте можно менять (ступенчатый шкив на валу при­вода транспортера или круглошлифовального станка и т. п.). Напряженная посадка дает или нулевой, или отрицательный натяг; встречается в узлах и деталях, подлежащих смене без особых усилий при мелких ремонтах (шестерни в металлорежущих станках и т. п.). Плотная посадка характеризуется отрицательным натягом (зазором); применяет­ся в узлах, подвергающихся сборке и разборке в процессе эксплуатации (сменные шестерни, сменные втулки и т. п.).

При горячей, прессовой и легкопрессовой посадках, используемых для неразъемных соединений без крепежных элементов, натяги бывают такими, что в процессе сборки на сопряженных парных поверхностях они создают упругие деформации, обеспечивающие во время работы противодействие взаимному смещению деталей (стальные бандажи ва­гонных колес, шестерни на промежуточном валу грузового автомобиля, втулки в шестерне передней бабки токарного станка и т. п.).

На чертежах тип посадки условно обозначается соответствующей буквой и индексом справа, указывающим класс точности, например, легкоходовая посадка 4-го класса точности обозначается Л 4 .

Каждой из этих систем свойственны достоинства и недостатки, определяющие области их применения.

Существенным преимуществом системы отверстия в сравнении с системой вала является то, что обработка валов одного номинального размера, но с разными предельными диаметрами может быть выполнена одним режущим инструментом (резцом или шлифовальным кругом), в то время как в тех же условиях для обработки точных отверстий требуется столько режущих инструментов, сколько имеется отверстий. Таким образом, для обработки отверстий и валов при наличии 12 посадок в системе отверстия для каждого номинального диаметра необходимо иметь, например, одну развертку и резец или шлифовальный круг, а для обработки тех же деталей, в системе вала требуется резец или шлифовальный круг и 12 разверток

Система отверстия имеет и другие преимущества по сравнению с системой вала, но тем не менее последняя все же применяется в ряде областей машиностроения, хотя значительно реже, чем система отверстия.

Например, система вала применяется при изготовлении некоторых текстильных машин. Одной из основных деталей текстильных машин является обычно длинный гладкий вал одного номинального размера по всей длине, на который насаживаются с разными посадками различные шкивы, муфты, шестерни и т. д. При применении системы отверстия эти валы должны быть ступенчатыми, что усложняет их изготовление.

Классы точности в нашем машиностроении применяются следующие классы точности: 1, 2-й, 2а, 3-й, 3а, 4, 5, 7, 8, 9-й; 6-й класс отсутствует.

• 1-й класс является самым точным. Он применяется сравнительно редко, так как обработка деталей по этому классу стоит очень дорого. Им пользуются иногда в точном машиностроении, когда требуются полная взаимозаменяемость деталей и очень строгая определенность посадок, например при изготовлении деталей шарикоподшипников.
• 2-й класс имеет значительно большее распространение и применяется главным образом в точном машиностроении и приборостроении, в станкостроении и моторостроении, частично при изготовлении текстильных машин и т. п. Этот класс является в нашем машиностроении основным.
• 3-й класс точности применяется в тех случаях, когда требования, предъявляемые к определенности посадок, не так велики, как во 2-м классе, но должен быть сохранен требуемый характер каждой посадки.
• 4-й класс точности применяется для деталей, между которыми допустимы сравнительно большие зазоры или натяги и которые обрабатываются с большими допусками.
• 5-й класс точности предназначается для посадок, к которым не предъявляются высокие требования определенности характера сопряжений. Кроме того, этот класс предусматривается для свободных размеров, т. е. относящихся к несопрягаемым поверхностям деталей машин.
• 7, 8 и 9-й классы применяются главным образом для свободных размеров, а также для заготовок, изготовляемых горячей штамповкой, литьем и т. п.

В отдельных случаях нашей промышленностью (главным образом автотракторной) применяется класс 2а - промежуточный между 2 и 3-м классами, а также 3а - промежуточный между 3 и 4-м. Они введены в систему допусков позднее и поэтому имеют такие обозначения.

Эти обозначения приписываются справа, несколько ниже сокращенного обозначения основной детали системы.

Таким образом, А 5 обозначает основное отверстие 5-го класса, В 7 - основной вал 7-го класса, С 3 - скользящую посадку 3-го класса, Г 1 - глухую посадку 1-го класса и т. д.

Рис. 81. Чертеж вала с указанными на нем посадками

2-й класс точности как основной обозначается только знаком посадки, а цифра, указывающая класс точности, не добавляется. Таким образом, буквы А и В обозначают основное отверстие и основной вал 2-го класса, буква Ш обозначает широкоходовую посадку 2-го класса, буква С - скользящую посадку этого же класса и т. д.

Сокращенные обозначения посадок и классов точности на чертежах проставляются сразу же за цифрой, указывающей размер, к которому относится данное обозначение.