Принцип установления уровней относительной точности

Для решения различных конструкторских задач необходимы допуски разной точности. Например, точность направляющих станка или измерительного прибора существенно выше точности дверного засова; подшипники шпинделя станка точнее подшипни­ков автомобильных колес и т.д.

Понятие точности геометрических параметров не может рас­сматриваться как абсолютное. Известна связь допуска со значе­ниями эффективных параметров. Следовательно, можно говорить об установлении в любой системе допусков и посадок уровней отно­сительной точности, которые используются для назначения «оди­наково точных» допусков однотипных параметров с разными номи­нальными значениями.

Уровни относительной точности в различных стандартных системах допусков и посадок называются по-разному. В системе до­пусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей они назы­ваются квалитетами, в системах допусков формы и расположения поверхностей, допусков зубчатых колес — степенями точности. Для подшипников качения, допусков несопрягаемых поверхностей («не­указанные допуски») и некоторых других случаев используют поня­тие классов точности. Наименование уровней относительной точно­сти зависит от конкретных объектов и сложившихся традиций.

Установленные стандартами уровни относительной точности используются как второй вход в таблицах допусков. Первым входом являются интервалы эффективных параметров, а значение допуска отыскивают на пересечении двух входов в таблицу по принципу строка — столбец.

Уровни относительной точности играют весьма важную роль в использовании аналогии для выбора норм точности при проекти­ровании или технологического оборудования при разработке тех­нологического процесса. Вне зависимости от конкретного значения нормируемого параметра или параметра изготавливаемой детали можно, опираясь на уровень относительной точности, выбрать до­пуск, посадку, которые способны обеспечить удовлетворительное выполнение требуемых функций, или технологическое оборудова­ние, обеспечивающее удовлетворительное поле практического рас­сеяния при обработке детали.

На использовании уровней относительной точности построе­ны справочники конструкторов и технологов, а также значительная часть нормативно-технических документов. Уровни относительной точности фиксируются в обозначениях допусков и посадок, за ис­ключением тех случаев, когда приводят только значения предель­ных отклонений.

ДОПУСКИ И ПОСАДКИ ГЛАДКИХ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обозначение допусков и посадок

Расшифровка неизвестного сообщения требует знания ис­пользованного шифра или, как теперь чаще говорят, кода. Понятие кодирования сейчас применяется очень широко: кодовые замки, генетический код, кодирование и декодирование сообщений и т.д.

Машиностроительный чертеж тоже является кодированным сообщением о спроектированном изделии. Здесь используется не­сколько видов кодирования: графическое кодирование для перево­да пространственных форм в плоское изображение; символьные коды технических требований (условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей, шероховатости поверхностей

и т.д.) и буквенно-цифровые коды допусков, посадок, параметров шероховатости и т.д.

Расшифровка обозначений допусков и посадок на чертежах не представляет никакой сложности для профессионально подго­товленного специалиста, который все принятые условные обозна­чения читает «с листа». Например, технически грамотный механик сразу скажет, что Н7/е6 — посадка с зазором, а Ш/рб — с натягом.

Прочесть характер посадки по ее обозначению на чертеже общего вида или сборочном чертеже бывает необходимо для того, чтобы разобраться в работе изделия, поэтому расшифровка таких обозначений должна осуществляться мгновенно, без обращения к стандартам или справочникам. Знание условных обозначений, ис­пользуемых в чертежах так же необходимо, как знание алфавита при чтении текста.

Опорные признаки обозначений допусков и посадок

Расшифровка кодированных сообщений существенно упро­щается при использовании опорных признаков кода. В системах допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей исполь­зуются общие опорные признаки, на которые необходимо опираться при расшифровке обозначений назначенных норм точности. Более того, эти признаки единообразны для большинства систем допусков и посадок.

Основные отклонения отверстий обозначают прописными ли­терами латинского алфавита (А, В, С, D и т.д.), а валов — строчны­ми (а, Ь, с, d и т.д.). Разные основные отклонения обозначают раз­ными буквами (рис. 3.14).

ы

[7]

FI

Рис. 3.14. Основные отклонения валов и отверстий

Обозначения основных отклонений говорят о расположении полей допусков относительно нулевой линии. Одинаковые откло­нения обозначаются одними и теми же буквами. При этом в одном

интервале эффективных парамет­ров поля допусков одинаковы, а в разных — отличаются вторым (не основным) отклонением из-за раз­личных значений допусков.

Допуски (значения допусков) обозначаются числами соответст­вующих квалитетов, например, Я6, dl', All, Jsl2 означают поля допус­ков шестого, седьмого, одиннадцато­го и двенадцатого квалитетов (рис. 3.15).

Основные отклонения, обозна­чаемые буквами, и допуски, обозна­чаемые числами, — два независи­мых составляющих элемента обозначения (рис. 3.16). У каждого из этих элементов своя роль: бук­венное обозначение определяет положе­ние поля допуска, а числовое — размеры поля (они соответст­вуют значениям до­пусков указанных квалитетов). Необхо­димое разнообразие полей допусков обес­печено возможностью любых основных от-

сочетания

клонений и квалитетов.

Специфичны поля допус­ков THiiajsG, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку распо­ложены симметрично относи­тельно нулевой линии. По опре­делению основное отклонение — это отклонение, ближайшее к нулевой линии. Значит, оба от­клонения таких полей допусков могут быть признаны основны­ми, что недопустимо.

Особое значение имеют основные отклонения Н и h, которые равны нулю (рис. 3.17). Поля допусков с такими основными откло­нениями расположены от номинала «в тело» детали.

Обозначения посадок строятся, как дроби, причем в числите­ле всегда находится обозначение поля допуска охватывающей по­верхности (отверстия), а в знаменателе — поля допуска охватывае­мой (вала).

Системы посадок

Системы посадок деталей, образуемые сочетанием охваты­вающих и охватываемых поверхностей с различными полями допусков, обеспечивают весьма широкие возможности для конст­рукторов. С другой стороны, совершенно необходимо наложение ра­зумных ограничений на применяемую номенклатуру посадок.

В единой системе допусков и посадок все рекомендуемые посадки построены либо в системе основного отверстия, либо в системе основного вала. Посадка в системе основного от­верстия образуется сопряжением вала, имеющего любое поле до­пуска, с отверстием, поле допуска которого имеет основное откло­нение ЯОЕ7 = 0). Например, Я7/е6, ЯП/all, H7/k6 (см. рис. 3.11, а). Посадки в системе основного вала получают при сопряжении отвер­стия (с любым полем допуска) и вала с полем допуска, имеющим основное отклонение h(es - 0), например: G7/h6, K7/h6, P7/h6 (см. рис. 3.12, a).

Определить характер посадки в системе основного отверстия или основного вала по ее буквенно-цифровому обозначению доста­точно легко при условии знания расположения основных отклоне­ний (рис. 3.18). Так поля допусков валов с основными отклонения­ми а, Ъ, с, cd, d, e, ef, f, fg, g, h в сочетании с полем допуска основного отверстия (основное отклонение Н) всегда дают посадки с зазором.

Посадки с основными отклонениями h и Н обеспечивают наименьший зазор, равный нулю; их иногда называют посадками с нулевым гарантированным зазором. Особое значение этой посадки обусловлено еще и тем оригинальным обстоятельством, что она с одинаковыми основаниями относится как к посадкам в системе ос­новного вала, так и к посадкам в системе основного отверстия (од­новременно использованы основные отклонения h и Н).

Посадки в системе основного отверстия, образованные с ис­пользованием основных отклонений валов j's, j, k, т, п, будут пере­ходными. Валы с основными отклонениями/), г, s, t, и, v, х, у, г, га, zb, zc в сочетании с основным отверстием, как правило, дают посад­ки с натягом.

Для расшифровки посадок в системе основного вала (его поле допуска имеет основное отклонение h) необходимо запомнить рас­положение основных отклонений отверстий. Стандартные посадки с зазором обеспечивают отверстия с основными отклонениями Л, В, С, CD, D, E, EF, F, G, Н, переходные посадки — отверстия с основ-

а

LI

E

I Js

Рис. 3.18. Схемы расположения основных валов, отверстий в единой системе допусков и посадок

ными отклонениями Js, J, К, М, N. Посадки с натягом, как прави­ло, могут быть получены при использовании отверстий с основны­ми отклонениями Р, R, S, Т, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC.

Особенностью систем основного отверстия и вала является безусловная определенность характера посадок с зазором и пере­ходных в отличие от «посадок с натягом», характер которых зависит от значений допусков основных поверхностей (основных отверстий и валов). Например, посадка Н9/р6 — переходная, хотя формальное применение приведенных выше правил позволяет оценить ее как посадку с натягом. Причины подобных противоречий будут рас­смотрены далее, вместе с анализом дополнительных принципов по­строения систем допусков и посадок.

Применение не рекомендуемых стандартом посадок, постро­енных вне систем основного отверстия или вала, не запрещено. Та­кие посадки могут потребоваться в некоторых конкретных конст­рукциях. В ряде случаев расшифровка характера таких посадок не представляет сложности, например, посадки типа G7//B или А1Ш11 дают гарантированный зазор, а Р7/п6 и Pllpl — натяг. А для того чтобы определить характер посадок Е7/р6 или G&lnl, при­дется строить схемы расположения полей допусков.

Принципиально возможно образование посадок с использо­ванием сочетания любых полей допусков отверстий и валов (с лю­быми основными отклонениями и допусками любых квалитетов). Практические ограничения на применяемую номенклатуру поса­док накладывает стандарт, который в качестве рекомендуемых по­садок устанавливает только посадки в системах основного отвер­стия и основного вала.

Для того чтобы выбирать посадки по аналогии, недостаточно знать только характер рекомендуемых стандартом посадок. Широ­кие возможности для выбора посадок обеспечивает использование справочной литературы. Справочники содержат множество реко­мендаций по выбору посадок с зазором. В частности, посадки с ну­левым гарантированным зазором (типа Hlh) применяют в тех слу­чаях, когда необходимо обеспечить относительное продольное перемещение деталей или поворот их относительно друг друга с небольшой скоростью, например при установочных или регулиро­вочных перемещениях. При сравнительно низких требованиях к точности можно использовать посадку HI I/All, при высоких — Я8/А7 или HllhQ.

Посадки с наименьшим гарантированным зазором (типа H/g или g//i) используют для обеспечения точного вращения деталей, с небольшой скоростью. В опорах скольжения, работающих при сред­них скоростях, применяют посадки с несколько большим гаранти­рованным зазором, например РП/f! или H8/f8.

При сравнительно невысоких требованиях к точности враще­ния в сопряжении, для разъемных неподвижных соединений низ­кой точности при наличии требования легкой сборки и разборки, а также для направляющих скольжения, обеспечивающих свободное перемещение деталей, можно использовать посадки типа Н7/е8, Н8/е8, а также более грубые сопряжения, такие, как E9/h8, H8/d9, ЯЭШидажеШШП.

В справочных материалах по выбору посадок с натягом обыч­но подразделяют рекомендуемые посадки на «легкопрессовые», «среднепрессовые», «тяжелые прессовые» и «усиленные прессовые». К посадкам с минимальным гарантированным натягом («легко­прессовым») относят посадки типа Н7/р6, H7/r6, F7/h6 и ряд других. Их используют в соединениях, передающих без дополнительного крепления крутящий момент, который не превышает 1/4 предель-

ного крутящего момента (наибольшего момента, передаваемого со­ответствующим валом).

Посадки с умеренным гарантированным натягом («средне-прессовые») обеспечивают наименьшее значение относительного натяга (его определяют как отношение натяга в сопряжении к но­минальному диаметру сопряжения), до 0,5 мкм/мм. Такие посадки применяют в соединениях, передающих без дополнительного креп­ления крутящий момент до 1/2 предельного значения. К средне-прессовым посадкам относят H7/s6, Hllsl, Sl/hG и ряд других.

Посадки с большим гарантированным натягом («тяжелые прессовые») дают наименьший относительный гарантированный натяг до 1 мкм/мм и образуют соединения, равнопрочные валу, при условии достаточной площади сопрягаемых поверхностей. К посад­кам с большими гарантированными натягами относят сопряжения типа HlltQ, Hllul, Tl/hQ и т.д.

Посадки с наибольшими гарантированными натягами («уси­ленные прессовые», обеспечивающие относительные натяги более 1 мкм/мм) дают равнопрочные валу соединения. Для таких посадок используют сочетания полей допусков типа Н8/х8 и H8/z8.

Все посадки с гарантированными натягами используют для передачи крутящих моментов или осевых сил, либо для таких не­разъемных соединений деталей, которые должны препятствовать относительному перемещению соединяемых деталей под действием моментов или осевых сил.

В рассматриваемой конструкции (рис. 3.19) втулки 2 и 6, запрессованные в корпус 1 и крышку 7, должны оставаться непод­вижными при вращении вала 5 и удерживать вал от осевого сме­щения. Осевые силы могут возникнуть, например, из-за воздейст­вия веса вала 5 при вертикальном положении его оси. Не исключается также возможность применения косозубой передачи, в которой возникает осевая сила.

Переходные посадки, как правило, применяются для центри­рования сопрягаемых деталей. Иногда для этих целей применяют посадки с нулевым гарантированным зазором (типа H/h), однако в таких сопряжениях максимальный зазор может оказаться слишком большим. Уменьшить максимальные зазоры можно за счет ужесто­чения допусков (вариант экономически невыгодный) или за счет сближения дальних отклонений при сохранении значений допус­ков. В этом случае поля допусков начинают перекрываться, появ­ляется вероятность получения при сборке посадок с натягом. Вероятность появления натягов тем больше, чем выше расположе­но поле допуска вала. Одновременно растут предельные значения максимальных натягов, повышается точность центрирования дета­лей, но утяжеляются условия их сборки.

Переходные посадки можно распределить на три группы: по­садки с преимущественными зазорами («плотные»), посадки с при­мерно равной вероятностью зазоров и натягов («напряженные»), а также посадки с преимущественными натягами («глухие»).

«Плотные» посадки, как правило, собираются без применения слесарного инструмента и обеспечивают довольно высокую точность центрирования на валах зубчатых колес, шкивов, полумуфт и т.д. Типы посадок с преимущественными зазорами: H7/js6, H8/js7, Js7/h6 и др.

«Напряженные» посадки образуются при использовании со­четаний полей допусков с большей степенью перекрытия, напри­мер HllkQ, H8/k7, K7/h6 и т.д. Для сборки и разборки таких соеди­нений необходимо применение слесарного инструмента. Они обеспечивают высокую точность центрирования деталей и могут использоваться в условиях вибрационных или динамических на­грузок.

«Глухие» посадки практически всегда обеспечивают натяги в сопряжениях и для их сборки может использоваться пресс. Это по­садки Н7/п6, N6/h5, N7/h6 и т.д. Область применения таких поса­док — соединения, в которых не допускаются зазоры как возмож­ные причины мертвых ходов, ударов и других нежелательных динамических явлений.