Нормирование точности гладких цилиндрических соединений

1.1.1. Основные понятия и термины

Качество изделий машиностроения зависит от геометрической точности деталей, входящих в них.

Точность есть понятие совокупное, и может быть оценена точностью размеров элементов детали, точностью формы поверхностей и их взаимным расположением, волнистостью и шероховатостью. Нормирование точности размеров осуществляется стандартами Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) через систему ГОСТов (Государственных стандартов)[1,4,6,12].

Различают размеры:

· номинальный – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений, назначается из числа стандартных по ГОСТ 6636.

· предельные (наибольший и наименьший) – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться действительный размер годной детали;

· действительный – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

Принятые обозначения:

D (d) – номинальный размер отверстия (вала);

D(d_)max,D(d)_min,D(d)_e – размер отверстия (вала), наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), действительный.

ЕS (es) – верхнее отклонение отверстия (вала);

EI (ei) – нижнее отклонение отверстия (вала);

S, S_max, S_min, S_m – зазор, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно;

N, N_{max, Nmin,} N_m – натяг, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно;

TD, Td, TS, TN, TS(N) - допуск отверстия, вала, зазора, натяга, зазора-натяга (в переходной посадке) соответственно;

IT1, IT2 и т.д. – допуск размера по соответствующему квалитету.

Под размером элементов в цилиндрических соединениях понимается диаметр, в плоских – расстояние между параллельными плоскостями по нормали к ним. Числовые значения размеров в машиностроении задаются в миллиметрах (мм).

При обработке каждая деталь приобретает свой действительный размер и может быть оценена как годная, если он находится в интервале предельных размеров, или забракована, если действительный размер вышел за эти границы.

Условие годности деталей может быть выражено следующем неравенством:

D(d)_max ³ D(d)_e ³ D(d)_min.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера: Допуск всегда положительная величина.

TD = D_max – D_min = |ES–EI| – для отверстия;

Td = d_max – d_min = |es–ei| – для вала.

Допускявляется мерой точности размера. Чем меньше допуск, тем меньше допустимое колебание действительных размеров, тем выше точность детали и, как следствие, увеличивается трудоемкость обработки и ее себестоимость. Положение допуска относительно номинального размера определяется отклонениями.

Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным) и номинальным размером. Отсюда отклонения могут быть действительными или предельными, а предельные – верхним ES (es) и нижним EI (ei):

для отверстия ES = D_max – D , EI = D_min – D;

для вала es = d_max – d, ei = d_min – d.

Отклонения могут быть: положительными (со знаком плюс), если

D_max (d_max), D_min (d_min) > D(d),

отрицательными (со знаком минус), если D_max (d_max ), D_min (d_min) < D(d)

и равными нулю, если D_max (d_max), D_min (d_min) = D(d).

При нанесении на чертежах размеров с предельными отклонениями следует соблюдать следующие правила:

· верхнее и нижнее отклонения записывают в две строки, располагая верхнее отклонение над нижним, например, ;

· количество знаков при записи верхнего и нижнего отклонений должно быть одинаковым, например, ;

· отклонения, равные нулю, не указывают, например, 30 ^+0,021 , 30 _–0,033;

· при симметричном расположении отклонений их значение задают после знака ± цифрами, равными по высоте цифрам номинального размера, например, 30±0,026.

На рис.1.1. изображена схема полей допусков, а также верхнего и нижнего отклонений и предельных размеров отверстия и вала относительно номинального размера (нулевой линии).

Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Обозначение допуска в квалитете состоит из латинских букв IT (что означает международный допуск) и цифры (цифр) – номера квалитета, например: IT7; IT12 и т.д.

В соединении элементов двух деталей один из них является внутренним (охватывающим), другой – наружным (охватываемым). В ЕСДП всякий наружный элемент называется валом, всякий внутренний элемент – отверстием. Термины «отверстие» и «вал» применяются и к несопрягаемым элементам.

Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, т.е. посадку.

а) б)

Рис.1.1. Схема расположения поля допуска:

а – отверстия (ES и EI – положительные); б – вала (es и ei – отрицательные)

Зазор характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей соединения, а натяг – степень сопротивления взаимному смещению деталей в соединении:

S = D – d, если D > d,

N = d – D, если d > D.