Допуск та посадки в машинобудуванні

Метрологія - це наука про вимірювання, засоби й методи забезпечення їх єдності, а також способи досягнення необхідної точності. Її предметом є виділення кількісної інформації про параметри об`єктів із заданою вірогідністю і точністю. Нормативна база для метрології - це стандарти. У даній статті нами буде розглянуто систему допусків і посадок, що є підрозділом цієї науки.

Поняття про взаємозамінність деталей

На сучасних заводах трактори, автомобілі, верстати та інші машини проводяться не одиницями і не десятками, а сотнями і навіть тисячами. При таких обсягах виробництва дуже важливо, щоб кожна виготовляється деталь або вузол при складанні точно підходили до свого місця без додаткових слюсарних припасувань. Адже такі операції досить трудомісткі, дорогі і займають багато часу, що при масовому виробництві не допустимо. Не менш важливим є те, щоб деталі, які надходять на складання, допускали заміну на інші спільного з ними призначення, без якого-небудь збитку для функціонування всього готового агрегату. Така взаємозамінність частин, вузлів і механізмів називається уніфікацією. Це досить важливий момент в машинобудуванні, він дозволяє економити не тільки витратну частину на проектування і виготовлення деталей, але і час виробництва, крім того, спрощується ремонт виробу в результаті його експлуатації. Взаємозамінність - це властивість вузлів і механізмів займати свої місця у виробах без попереднього підбору і виконувати свої основні функції відповідно до технічних умов.

Сполучення деталей

Дві деталі, нерухомо або рухомо з`єднуються між собою, називають сполучаються. А величину, по якій здійснюється це зчленування, прийнято називати сполучаються розміром. Як приклад можна привести діаметр отвору в шківі і відповідний йому діаметр валу. Величину, по якій не відбувається з`єднання, прийнято називати вільним розміром. Наприклад, зовнішній діаметр шківа. Для забезпечення взаємозамінності спряжувані величини деталей завжди повинні мати точне виконання. Однак подібна обробка вельми складна і часто недоцільна. Тому в техніці застосовується спосіб отримання взаємозамінних частин при роботі з так званої наближеною точністю. Він полягає в тому, що для різних умов роботи вузли та деталі задають допустимі відхилення їх розмірів, при яких можливе бездоганне функціонування даних частин в агрегаті. Такі відступи, розраховані для різноманітних умов роботи, побудовані в заданій певною схемою, її назва - "єдина система допусків і посадок".

Поняття про допуски. Характеристика величин

Розрахункові дані деталі, що поставляються на кресленні, від якого починається відлік відхилень, прийнято називати номінальним розміром. Зазвичай ця величина виражається в цілих міліметрах. Розмір деталі, який фактично виходить при обробці, називається дійсним. Величини, між якими коливається цей параметр, прийнято називати граничним. З них максимальний параметр - це найбільший граничний розмір, а мінімальний - найменший. Відхилення - це різниця між номінальною і граничною величиною деталі. На кресленнях цей параметр прийнято позначати в числовій формі при номінальному розмірі (верхнє значення вказується вище, а нижня - нижче).

Приклад запису

Якщо на кресленні вказано значення 40^+0,15_-0,1, то це означає, що номінальний розмір деталі - 40 мм, найбільша границя - +0,15, найменший - -0,1. Різницю між номінальною і максимальною граничною величиною називають верхнім відхиленням, а між мінімальним - нижнім. Звідси легко визначаються фактичні значення. З даного прикладу випливає, що найбільша гранична величина буде дорівнює 40 + 0,15 = 40,15 мм, а найменша: 40-0,1 = 39,9 мм. Різниця між найменшим і найбільшим граничними розмірами називають допуском. Обчислюється таким чином: 40,15-39,9 = 0,25 мм.

Зазори і натяг

Розглянемо конкретний приклад, де допуски і посадки мають ключове значення. Припустимо, що нам необхідно деталь з отвором 40^+0,1 насадити на вал з розмірами 40^-0,1_-0,2. З умови видно, що діаметр при всіх варіантах буде менше отвори, а значить при такому з`єднанні обов`язково виникне зазор. Таку посадку прийнято називати рухомий, т. К. Вал вільно обертатиметься в отворі. Якщо розмір деталі буде 40^+0,2_+0,15, тоді при будь-якому умови вона буде більше діаметра отвору. У такому випадку вал необхідно запресовувати, і в з`єднанні виникне натяг.

Висновки

На підставі вищевикладених прикладів можна зробити такі висновки:

• Зазором називається різниця між дійсними розмірами валу і отвори, коли останні більше першого. При такому з`єднанні деталі мають вільне обертання.
• Натягом прийнято називати різницю між дійсними розмірами отвору і валу, коли останній більше першого. При такому з`єднанні деталі запресовуються.

Посадки і класи точності

Посадки прийнято розділяти на нерухомі (гаряча, пресова, легкопрессовая, глуха, туга, щільна, напружена) і рухливі (змінна, ходовая, руху, легкоходовая, шірокоходовая). У машино- і приладобудуванні існують певні правила, які регламентують допуски і посадки. ГОСТ передбачає певні класи точності при виготовленні вузлів з використанням заданих відхилень в розмірах. З практики відомо, що деталі дорожніх і сільськогосподарських машин без шкоди для їх функціонування можуть бути виготовлені з меншою точністю, ніж для токарних верстатів, вимірювальних приладів, автомобілів. У зв`язку з цим допуски і посадки в машинобудуванні мають десять різних класів точності. Найточніші з них - це перші п`ять: 1, 2, 2а, 3, 3а- наступні два належать до середньої точності: 4 і 5- а три останніх до грубих: 7, 8 і 9.

Для того щоб дізнатися, по якому класу точності слід виготовити деталь, на кресленні поруч з літерою, що означає посадку, ставлять цифру, що вказує цей параметр. Наприклад, маркування С4 означає, що тип ковзний, клас 4-й- Х3 - тип ходовий, клас 3-й. Для всіх посадок другого класу цифрове позначення не ставиться, тому що він найбільш поширений. Отримати детальну інформацію про даний параметрі можна з двотомного довідника «Допуски і посадки» (Мягков В. Д., 1982 рік видання).

Система валу і отвори

Допуск і посадки прийнято розглядати в якості двох систем: отвору і валу. Перша з них характеризується тим, що в ній всі типи з одним ступенем точності і класу відносяться до одного номінальному діаметру. Отвори мають постійні значення граничних відхилень. Різноманітність посадок в такій системі виходить в результаті зміни граничного відхилення вала.

Друга з них характеризується тим, що всі типи з одним ступенем точності і класу відносяться до одного номінальному діаметру. Вал має постійні значення граничних відхилень. Різноманітність посадок здійснюється в результаті зміни значень граничних відхилень отворів. На кресленнях системи отворів прийнято позначати літерою А, а валу - літерою В. Біля букви ставиться знак класу точності.

Приклади позначень

Якщо на кресленні вказано "30А3", то це означає, що розглянуту деталь необхідно обробити системі отвору третього класу точності, якщо буде зазначено "30А", значить по тій же системі, але другого класу. Якщо допуск і посадки виготовляються за принципом вала, то у номінального розміру вказують необхідний тип. Наприклад, деталь з позначенням "30В3" відповідає обробці по системі вала третього класу точності.

У своїй книзі М. А. Палей («Допуски і посадки») пояснює, що в машинобудуванні принцип отвори застосовується частіше, ніж валу. Це пов`язано з тим, що він вимагає менших витрат на оснащення та інструменти. Наприклад, для того щоб обробити отвір заданого номінального діаметра за цією системою, для всіх посадок даного класу необхідна тільки одна розгортка, для зміни діаметра - одна гранична пробка. При системі вала для забезпечення кожної посадки в рамках одного класу необхідні окрема розгортка і окрема пробка.

Допуски і посадки: таблиця відхилень

Для визначення та вибору класів точності прийнято користуватися спеціальною довідковою літературою. Так, допуски і посадки (таблиця з прикладом наведена в цій статті) є, як правило, дуже малими величинами. Для того щоб не писати зайві нулі, в літературі їх позначають в мікронах (тисячних частках міліметра). Один мікрон відповідає 0,001 мм. Зазвичай в першій графі такої таблиці вказують номінальні діаметри, а в другій - відхилення отвори. Інші графи наводять різні величини посадок з відповідними їм відхиленнями. Знак "плюс" біля такого значення показує, що його слід додати до номінального розміру, знак "мінус" - що його необхідно відняти.

Різьблення

Допуск і посадки різьбових з`єднань повинні враховувати той факт, що різьблення сполучається тільки по сторонах профілю, виняток можуть становити лише паронепроникні типи. Тому основний параметр, який визначає характер величин відхилень, - це усереднений діаметр. Допуск та посадки для зовнішнього та внутрішнього діаметра встановлюють так, щоб повністю виключити ймовірність защемлення по западинах і вершин різьблення. Похибки зменшення зовнішнього розміру і збільшення внутрішньої величини не вплинуть на процес свинчивания. Однак відхилення в кроці різьби і вугіллі профілю приведуть до заклинювання кріпильною деталі.

Допуски різьблення з зазором

Найбільш поширеними є допуск і посадки з зазором. У таких з`єднаннях номінальне значення середнього діаметра одно найбільшою середньою величиною різьблення гайки. Відхилення прийнято відраховувати від лінії профілю перпендикулярно осі різьби. Це визначено ГОСТом 16093-81. Допуски для діаметра різьби гайок і болтів призначаються в залежності від заданого ступеня точності (позначається числом). Прийнятий наступний ряд значень цього параметра: д1 = 4, 6, 8- Д2 = 4, 6, 7, 8- Д1 = 4, 6, 7, 8- Д2 = 4, 5, 6, 7. Допуски для них не встановлюються . Розміщення полів діаметра різьби щодо значення номінального профілю сприяє визначенню основних відхилень: верхні для зовнішніх значень болтів і нижні для внутрішніх величин гайок. Ці параметри безпосередньо залежать від точності і кроку з`єднання.

Допуски, посадки і технічні вимірювання

Для виробництва та обробки деталей і механізмів із заданими параметрами токарю доводиться використовувати різноманітні вимірювальні інструменти. Зазвичай для грубих вимірів і перевірки розмірів виробів використовують лінійки, кронциркулі та нутроміри. Для більш точних вимірювань - штангенциркулі, мікрометри, калібри і т. Д. Що являє собою лінійка, знає кожен, тому не будемо на ній зупинятися.

Кронциркуль - це простий інструмент для вимірювань зовнішніх величин оброблюваних деталей. Він складається з пари поворотних вигнутих ніжок, закріплених на одній осі. Ще існує пружинний вид кронциркуля, його виставляють на необхідний розмір за допомогою гвинта і гайки. Такий інструмент трохи зручніше простого, т. К. Зберігає задану величину.

Нутромер призначений для зняття внутрішніх вимірів. Буває звичайного і пружинного типу. Пристрій цього інструменту схоже з кронциркулем. Точність приладів складає 0,25 мм.

Штангенциркуль - це більш точне пристосування. Їм можна вимірювати як зовнішні, так і внутрішні поверхні оброблюваних деталей. Токар при роботі на токарному верстаті використовує штангенциркуль для зняття замірів глибини виточки або уступів. Цей вимірювальний інструмент складається з штанги з розподілами і губками і рамки з другою парою губок. За допомогою гвинта рамка фіксується на штанзі в необхідному положенні. Точність вимірювань становить 0,02 мм.

Штангенглибиномір - цей прилад призначений для замірів глибини канавок і виточок. Крім того, інструмент дозволяє визначати правильне положення уступів по довжині вала. Пристрій даного пристосування подібно зі штангенциркулем.

Мікрометри застосуються для точного визначення діаметра, товщини і довжини оброблюваної деталі. Вони дають відлік з точністю до 0,01 мм. Вимірюваний об`єкт розташовується між мікрометричним гвинтом і нерухомою п`ятою, регулювання здійснюється шляхом обертання барабана.

Нутроміри служать для проведення точних вимірювань внутрішніх поверхонь. Існують постійні і розсувні прилади. Ці інструменти являють собою стрижні з вимірювальними кульовими кінцями. Відстань між ними відповідає діаметру визначається отвори. Межі вимірювань для нутроміра складають 54-63 мм, при наявності додаткової головки можна визначати діаметри до 1500 мм.