Графическое изображение размеров и отклонений

Для наглядного представления о возможном соотношении размеров применяется метод графического построения предельных отклонений, при котором принято величины возможных отклонений откладывать только с одной стороны рассматриваемого размера. Величины положительных отклонений откладываются вверх относительно номинального размера, а отрицательные отклонения – соответственно вниз. Так, на рисунке изображено отверстие с двумя положительными отклонениями и вал с двумя отрицательными отклонениями. Пространство, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений (заштрихованные полоски), называется полем допуска.

Но такое графическое изображение неудобно, так как содержит лишнюю информацию, а главное невозможно совместить масштабы номинального и предельных размеров, поскольку, если сам размер составляет десятки и сотни миллиметров, то отклонения – всегда доли миллиметра. Тогда для наглядности графического изображения поступают следующим образом. Значение номинального размера опускается из графического изображения, а положение номинального (без указания его значения в масштабе) заменяется горизонтальной линией, от которой теперь уже в масштабе показывают границы предельных размеров, т.е. отклонения. Таким образом, при графическом изображении можно увидеть отклонения и предельные размеры, и при этом используют термины «нулевая линия» и «поле допуска».

Рис. 2.1. Графическое изображение размеров и отклонений

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой указывают отклонения размеров при графической изображении полей допусков и посадок. Обычно нулевая линия располагается горизонтально и плюсовые отклонения от номинального размера откладываются вверх, а минусовые – вниз от нулевой линии.

Между верхним и нижним отклонениями расположено поле допуска.

При нормировании точности выделяют одно отклонение из двух, которым характеризуют положение поля допуска относительно номинального размера. Это отклонение получило название – основное отклонение. Основным отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основными отклонениями являются нижние отклонения, а для тех полей допусков, которые расположены ниже нулевой линии, основными отклонениями служат верхние отклонения. У полей допусков, имеющих положительные и отрицательные отклонения, за основное принимают то, которое ближе расположено к нулевой линии.

Для предельных размеров, ограниченных верхним и нижним отклонениями, применяется понятие пределов максимума и минимума материала.

Предел максимума материала – термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший объем (масса) материала, т.е. наибольший предельный допускаемый размер вала и наименьший предельный размер отверстия.

По-другому этот предел можно представить как границу значения годного размера элемента детали, которая будет достигнута первой в процессе обработки со снятием материала.

Предел минимума материала – термин, относящийся к тому из предельных допускаемых размеров, которому соответствует наименьший допустимый размер вала и наибольший допустимый размер отверстия.

Другими словами, это предел, который определяет границу неисправимого брака.

Рис. 2.2. Способы графического изображения допускаемых размеров

Указать графически два предельных допускаемых размера можно несколькими способами:

1) указать непосредственно два предельных размера, между которыми должны находиться размеры годных деталей;

2) указать номинальный размер и два отклонения от него (верхнее или нижнее);

3) указать номинальный размер, одно отклонение (основное отклонение) и допуск на размер для получения второго отклонения.

При создании механизмов машин возникает необходимость соединения двух или нескольких деталей друг с другом. Характер соединений диктуется их функциональным назначением и определяет степень допустимости их относительных перемещений после сборки. Основные задачи, которые решают при нормировании точности и обеспечении взаимозаменяемости, связаны с вопросами соединения деталей, т.е. с образованием посадок. При этом вне зависимости от конфигурации соединяемых элементов, условно принято один элемент называть «валом», а другой – «отверстием».

Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и элементы, ограниченные плоскими поверхностями.

Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая и элементы, ограниченные плоскими поверхностями.

Термины «вал» и «отверстие» относятся не ко всей детали, а к ее элементам и применяются не только к замкнутым поверхностям, но и к полуоткрытым. Эти термины введены для удобства нормирования требований к точности размеров поверхностей без оглядки на различие форм деталей.

Основные понятия о посадках (сопряжениях, соединениях)

Рис. 2.3. Посадки (сопряжения)

Соединение отверстий с валами образуют сопряжение или, как часто говорят, «посадку». При этом в зависимости от размеров соединяемых валов и отверстий они могут после сборки иметь различную степень свободы относительного взаимного смещения. В одних случаях после соединения одна деталь может смещаться относительно другой на определенную величину, а в других – такой возможности нет.

Можно дать более точное определение посадки.

Посадка – характер соединения деталей, определяемый значениями получающихся в ней зазоров и натягов.

Зазор – разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала.

.

Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

.

В зависимости от возможности относительного перемещения сопрягаемых деталей или степени сопротивления их взаимному смещению посадки разделяют на три вида:

1) подвижные посадки (с зазором),

2) неподвижные посадки (с натягом),

3) переходные посадки.

Рис. 2.4. Способ образования графического изображения посадки

1. Посадки с зазором – посадки, при которых обеспечивается зазор в соединении, который характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему.

.

При графическом изображении такой посадки поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

Рис. 2.5. Посадка с зазором

В связи с колебаниями действительных размеров сопрягаемых деталей в пределах заданных допусков зазоры также будут колебаться от наибольшего до наименьшего значения.

Наибольший зазор будет иметь место, если сопрягать наибольший предельный размер отверстия с наименьшим предельным размером вала, а наименьший зазор – при сопряжении наименьшего предельного размера отверстия с наибольшим предельным размером вала. В частном случае наименьший зазор может быть равен нулю.

;

.

Посадки с зазором используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить относительное смешение сопрягаемых деталей или необходимо элемент одной детали поместить в элемент другой детали для дальнейшей сварки или крепления другими способами.

2. Посадки с натягом – посадки, при которых обеспечивается натяг в соединении, т.е. наименьший предельный размер соединяемого вала будет больше наибольшего предельного размера отверстия.

.

При графическом изображении поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия.

Рис. 2.6. Посадка с натягом

Наименьший натяг образуется при сопряжении наименьшего предельного размера вала с наибольшим предельным размером отверстия. Наибольший натяг окажется тогда, если в сопряжении будет участвовать вал с наибольшим предельным размером и отверстие с наименьшим предельным размером.

;

.

Посадки с натягом задаются в соединении неподвижных деталей машин.

3. Переходные посадки – посадки, при которых возможно получить в соединении как зазор, так и натяг в зависимости от действительных размеров отверстия и вала.

При графическом изображении у переходной посадки поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично.

Рис. 2.7. Переходные посадки

До изготовления нельзя точно сказать, что получится при сопряжении годных отверстия и вала – зазор или натяг.

Переходные посадки характеризуются наибольшим натягом и наибольшим зазором. Если при изготовлении окажется, что размер отверстия соответствует наибольшему предельному размеру, а размер вала – наименьшему предельному размеру, то в сопряжении получится наибольший зазор. В случае если размер годного отверстия будет соответствовать наименьшему предельному размеру, а размер годного вала – наибольшему предельному размеру, то в сопряжении будет иметь место наибольший натяг.

;

.

Переходные посадки используются взамен посадок с натягом, когда необходимо проводить разборку и сборку сопряжения при его эксплуатации. Неподвижность переходных посадок при наибольшем натяге обеспечивается силами трения, при наибольшем зазоре – применением дополнительных крепежных устройств в виде шпонок и др.